Знания

Что такое Co-компактная оптика (CPO)?

Со-корпусная оптика представляет собой архитектуру переключателя, которая перемещает электрическое-в-оптическое преобразование рядом с кремниевым коммутатором. В обычной системе оптика находится всменные оптические модулина лицевой панели коммутатора, и электрические сигналы проходят несколько сантиметров по плате - через дорожки, разъемы и часто микросхемы повторного таймера -, прежде чем достичь их. CPO сокращает это расстояние: оптические двигатели кремниевой фотоники монтируются в том же корпусе или подложке, что и ASIC переключателя, сокращая электрический путь с сантиметров до миллиметров.

Простая аналогия — прикручивать насос непосредственно к резервуару вместо того, чтобы прокладывать между ними длинные негерметичные трубы. Инженерный случай более точен, чем аналогия. При 100G и 200G на электрическую линию передача сигналов по длинному каналу платы требует энергоемких-ретаймеров SerDes и DSP, а бюджет потерь увеличивается с каждым шагом скорости. Рецензируемый-опрос вГраницы оптоэлектроники (Тан и др., 2023 г.) описывает CPO как способ значительно сократить линию SerDes, повысив плотность полосы пропускания межсоединений и энергоэффективность в точке, где традиционная подключаемая оптика больше не может идти в ногу с ростом трафика центра обработки данных.

В большинстве конструкций CPO используются одни и те же строительные блоки: ASIC-переключатель, несколько кремниевых фотонных оптических двигателей, расположенных вокруг него, внешние лазерные источники (обычно подключаемые, поэтому неисправный лазер можно заменить, не касаясь корпуса) и оптоволоконные массивы высокой-плотности, передающие свет от края корпуса к передней панели.

Почему центры обработки данных искусственного интеллекта настаивают на CPO

Внутри кластеров ИИ встречаются два давления. Во-первых, это пропускная способность: современная система обучения соединяет тысячи графических процессоров, каждому из которых требуется 800 ГБ -, а вскоре и 1,6 ТБ - подключения, поэтому количество оптических каналов растет гораздо быстрее, чем количество серверов. Второе – это власть. Международное энергетическое агентство в своем проектеОтчет об энергетике и искусственном интеллектечто глобальное потребление электроэнергии в центрах обработки данных к 2030 году увеличится более чем вдвое и составит примерно 945 ТВтч, а ИИ станет крупнейшим драйвером этого роста.

Сеть — это лишь часть этой нагрузки, но она быстро-растет. При скорости 51,2 Тбит/с на коммутатор подключаемые модули, их DSP и длинные электрические каналы, питающие их, составляют значительную долю мощности системы коммутатора, и эта доля снова возрастает при скоростях портов 102,4 Тбит/с и 1,6Т. Это конкретная проблема, на которую ориентирован CPO, - одна из частей более широкой схемы, о которой мы писали в разделепочему рабочие нагрузки ИИ так сильно зависят от оптоволоконных сетей.

CPO против традиционной сменной оптики

Эти два подхода легче всего взвесить одновременно.

Есть и срединные пути. Линейная сменная оптика (LPO) удаляет DSP из модуля, сохраняя при этом подключаемый форм-фактор, а ближняя-корпусная оптика (NPO) перемещает оптические механизмы ближе к -, но не к - корпусу коммутатора. Многие операторы ожидают сегодняшнегоОптические модули 800G, LPO и CPO будут сосуществовать в течение многих лет, каждый из которых используется на сетевом уровне,-где его компромиссы имеют смысл.

Заявленное развертывание 1.6T: подтвержденное, заявленное и непроверенное

Самое полезное, что мы можем сделать с циркулирующей историей, — это отсортировать ее по доказательствам.

Подтвержденные этапы

• В марте 2024 года Broadcomдоставил Байи, описанный как первый в отрасли коммутатор CPO Ethernet со скоростью 51,2 Тбит/с, сочетающий в себе ASIC Tomahawk 5 с восемью кремниевыми фотонными оптическими процессорами со скоростью 6,4 Тбит/с.
• К 2025 году производители систем в экосистеме Broadcom перевели коммутаторы на базе Bailly- в серийное производство, а Broadcomанонсирован CPO третьего-поколенияс пропускной способностью 200G-на-линию - поколение, которое поддерживает собственные порты 1,6T.
• NVIDIAобъявила о выпуске линий переключателей кремниевой фотоникив марте 2025 года, в результате чего CPO будет доступен как на платформах InfiniBand, так и на платформах Ethernet.
• Первые объемные заказы на подключаемые трансиверы 1,6 Тл были объявлены в начале 2026 года, подтверждая, что эра 1,6 Тл началась и для подключаемых устройств.
• Работа оборудования CPO от различных поставщиков была заметной темой на недавних выставках OFC -, см. наши примечания начто было реальным и что было хайпом на OFC 2026.

Цифры, указанные поставщиком-(читайте отчетность)

• Broadcom сообщает, что мощность оптического соединения примерно на 70% ниже, чем у подключаемых трансиверов. Это показатель уровня межсоединения-, а не уровня объекта-.
• Производители коммутаторов, использующих платформу Bailly, сообщили об экономии на уровне системы-в диапазоне 30–40 % по сравнению с полностью укомплектованными подключаемыми системами в своих собственных тестах.
• Материалы по продуктам NVIDIAзаявляют о пятикратном повышении энергоэффективности встроенной оптики по сравнению с подключаемыми трансиверами, а также повышении отказоустойчивости и-скорости развертывания.

Не проверено по состоянию на июнь 2026 г.

• Утверждение о том, что китайский облачный провайдер запустил первый в стране коммерческий кластер CPO 1,6Т в апреле 2026 года, включая цифру из более чем 5000 коммутаторов CPO на одном объекте.
• Конкретные результаты, связанные с этим утверждением: снижение общего энергопотребления на 45 %, снижение затрат на охлаждение на 52 %, повышение плотности серверов на 30 %, снижение меж-до-задержек на 60 % и годовая экономия более 200 миллионов кВтч.
• Сообщается, что другие китайские облачные и интернет-компании запустят свои собственные кластеры CPO во второй половине 2026 года. Мы не обнаружили никаких-объявлений от первых лиц, подтверждающих это.

Ничто из этого не означает, что развертывание не состоялось - крупные операторы иногда развертывают незаметно. Это означает, что утверждения должны быть помечены как неподтвержденные до тех пор, пока не появится официальное объявление, технический документ или проверенные данные испытаний. И любая формулировка «первая в мире» должна учитывать тот факт, что системы CPO поставляются за пределы Китая с 2024 года.

Мощность, охлаждение и задержка: как читать цифры

Какая «сила» сохраняется?

Заявления власти о CPO существуют на четырех разных уровнях, и их смешение является наиболее распространенной ошибкой при освещении этой темы.

• Мощность оптического соединения- оптика плюс электрический канал, питающий их. Здесь применимы показатели класса 70 %-.
• Переключение питания системы- весь коммутатор, включая ASIC, охлаждение и панель управления. Ранние производственные ориентиры показывают, что экономия здесь составляет примерно 30–40%.
• Стойка и мощность охлаждения- зависит от конструкции охлаждения. CPO концентрирует тепло в блоке переключателей, и в большинстве конструкций предполагается жидкостное охлаждение.
• Общая мощность объектаВ - преобладают графические процессоры, системы хранения данных и системы охлаждения. Сетевые ресурсы занимают меньшую долю, поэтому даже значительная экономия на межсетевых соединениях приводит к однозначным-процентным изменениям на уровне объектов для большинства центров обработки данных с использованием искусственного интеллекта.

Вот почему такие заявления, как «CPO сократила общую мощность центра обработки данных на 45 %», требуют экстраординарных доказательств: технология уровня коммутатора-обычно не может самостоятельно поднять общие показатели объекта так далеко.

Задержка

Удалив этапы DSP и ретаймера, CPO может сэкономить десятки наносекунд за переход. В большой многоуровневой-структуре, которая складывается, и для тесно синхронизированных учебных заданий это может иметь значение. Он не поддерживает общее утверждение «60 % меньшая задержка-до-конца», поскольку на время ответа от конца-до-доминируют вычисления, программное обеспечение и организация очередей, а не канальный уровень.

Охлаждение и плотность

Удаление модулей с возможностью горячей замены с лицевой панели может улучшить воздушный поток и обеспечить более плотную конфигурацию, что может снизить затраты на охлаждение на единицу полосы пропускания в сопоставимых условиях. Преимущество реально, но зависит от конфигурации-и оно связано с новым требованием: управление более горячим и плотным коммутационным пакетом, обычно с жидкостным охлаждением.

График коммерциализации и ключевые игроки

Проверяемая дуга выглядит так. Исследовательские программы и работа над стандартами, включая структуру совместной упаковки OIF, продолжались в начале 2020-х годов. Broadcom отправила Bailly клиентам в марте 2024 года и в том же году публично продемонстрировала его на OFC. В 2025 году системы на базе Bailly-были запущены в серийное производство, NVIDIA анонсировала свои линейки фотонных коммутаторов, а Broadcom подробно рассказала о CPO третьего-поколения с 200G-на-канал, рассчитанном на порты 1,6T. В 2026 году начали поступать системы NVIDIA Quantum-X InfiniBand Photonics, а выпуск Spectrum-X Ethernet Photonics запланирован на вторую половину года, а поставщики компонентов масштабировали мощность лазерных и оптоволоконных-матриц в ожидании реальных объемов.

Экосистема Китая также движется: отечественные поставщики коммутаторов продемонстрировали прототипы CPO, производители компонентов поставляют оптоволоконные массивы и оптические сборки высокой-плотности для глобальных программ CPO, а операторы оценивают архитектуру. Чего до сих пор не хватает, насколько можно судить по общедоступным данным, так это подтвержденного крупномасштабного-коммерческого кластера, подобного тому, который описан в распространенной истории.

Еще один нюанс имеет значение для покупателей: CPO появляется первым в масштабируемых-структурах - уровней коммутаторов, связывающих серверы и модули -, в то время как очень короткие масштабируемые-каналы вверх внутри стойки часто пока остаются медными. Там, где побеждает каждое средство массовой информации, это вопрос охвата, силы и стоимости, через который мы проходим вмедь и оптоволокно в центрах обработки данных искусственного интеллекта.

Сложные детали: надежность, удобство обслуживания, стоимость и цепочка поставок

В статьях, в которых перечисляются только преимущества CPO, упускаются из виду причины, по которым принятие было преднамеренным, а не мгновенным.

• Лазерная надежность.Лазеры относятся к наименее надежным оптическим компонентам, поэтому в большинстве конструкций CPO они размещаются во внешних подключаемых лазерных источниках, а не внутри корпуса.
• Полевая служба.Неисправный сменный модуль заменяется за считанные минуты; неисправный оптический механизм на корпусе CPO не подлежит-ремонту в полевых условиях. Прежде чем вводить в эксплуатацию всю фабрику, операторам необходимо планирование резервирования, стратегии резервирования и уверенность в долгосрочной-частоте отказов.
• Экономика доходности и переработки.Совместная-упаковка объединяет дорогую ASIC-коммутатор с несколькими оптическими механизмами, поэтому дефект в одном механизме подвергает риску всю сборку. Заведомо-хорошие-испытания на штампах и производительность упаковки определяют кривую затрат.
• Крепление оптоволокна и плотность кабеля.Каждый коммутатор CPO заделывает тысячи волокон, выдвигая прецизионные оптоволоконные массивы и структурированные кабели высокой-плотности на передний план - то же самое давление, которое уже наблюдается вКабели MPO для кластеров AI класса 800G-.
• Стандартизация и второй источник.Сменные модули взаимозаменяемы у разных производителей; CPO в настоящее время нет. Покупатели по-прежнему опасаются -привязки к одному поставщику-до тех пор, пока не появится совместимость.

По этим причинам большинство прогнозов -, включая оптимистичные -, описывают рост CPO наряду с подключаемыми устройствами и LPO до конца 2020-х годов, начиная с самых плотных структур искусственного интеллекта, а не полностью вытесняя подключаемую оптику.

Итог

Совместно-оптическая система уже прошла стадию слайд-шоу: продукты поставляются, экосистема формируется, а физика, лежащая в основе ее преимущества в мощности, хорошо документирована в рецензируемых-работах и ​​отчетах поставщиков. Подтвержденный, крупномасштабный коммерческий кластер CPO мощностью 1,6 Тл в Китае мог бы стать важной вехой -, но по состоянию на июнь 2026 года в конкретных заявлениях, находящихся в обращении, отсутствуют источники от первых-лиц, а их заголовки стирают грань между мощностью межсетевого соединения и общей мощностью объекта. Пока не появится официальная документация, воспринимайте их как прогнозы. Однако направление движения не вызывает сомнений: более короткие электрические пути, больше оптоволокна и оптика постепенно приближаются к кремнию.

Примечание редакции: приведенные выше данные о поставщиках взяты из связанных с ними публичных объявлений и документации по продукту. Заявления, помеченные как непроверенные, не имели непосредственного-источника, который мы могли бы найти на момент публикации; эта статья будет обновлена, если появится официальная документация.