Co-Verpakte optica (CPO)is een interconnect-architectuur die de optische engine direct naast de ASIC of processor van de switch plaatst, in plaats van elektrische signalen met hoge-snelheid over de hele linie naar inplugbare modules op het voorpaneel- te leiden. Voor AI-datacenters is CPO van belang omdat het de drie beperkingen aanpakt waar conventionele optica bij hoge snelheid als eerste tegenaan loopt: vermogen per bit, bandbreedtedichtheid en elektrische signaalintegriteit. Dit is geen nieuwe modulevormfactor. Het is een verandering op systeem-niveau in de manier waarop elektrische en optische functies in een schakelaar zijn geïntegreerd.
De verschuiving is niet langer theoretisch. Op GTC 2025 demonstreerde NVIDIA zijn Quantum-X en Spectrum-X fotonische schakelaars met silicium-fotonica-engines geïntegreerd in het pakket, en opOFC 2025 toonde een breed scala aan leveranciers optische motoren ingebed in ASIC-pakketten. De vraag voor de meeste teams is niet langer of CPO echt is, maar waar en wanneer het past.
Wat is co-verpakte optica?
Co-Packaged Optics verplaatst de optische motor -, ook wel een fotonische chiplet - genoemd, van de frontplaat naar het schakelsubstraat, dichtbij de ASIC. Het doel is om het elektrische pad tussen de chip en het punt waar signalen in licht worden omgezet, te verkorten.
In een traditionele insteekbare architectuur stuurt de switch-ASIC elektrische signalen met hoge-snelheid over centimeters PCB-spoor naar transceivers die op het voorpaneel zijn gemonteerd. Dat model is volwassen, flexibel en gemakkelijk te onderhouden. Maar naarmate de snelheid van de rijstroken stijgt naar 200G en hoger, verbruiken deze elektrische paden een steeds groter deel van het totale systeemvermogen en worden ze moeilijker schoon te ontwerpen.
CPO verandert de geometrie. Het signaal verplaatst zich elektrisch slechts een paar millimeter voordat het wordt omgezet naar optisch, in plaats van 15 tot 30 cm over een bord. Het praktische effect in één zin: optische I/O beweegt zo dicht bij de chip dat een switch veel meer bandbreedte kan pushen met veel minder elektrische belasting.
Is CPO hetzelfde als siliciumfotonica?
Nee, en het onderscheid is belangrijk. Siliciumfotonica is een fabricageplatform dat wordt gebruikt om fotonische geïntegreerde schakelingen te bouwen. CPO is een systeemarchitectuur diegebruiktsiliciumfotonica als één faciliterende technologie. De fotonische motoren van NVIDIA zijn bijvoorbeeld gebouwd op het COUPE-proces van TSMC, waarbij een elektronische chip op een fotonische chip wordt gestapeld. - Siliciumfotonica is de bouwsteen, CPO is hoe het in een schakelaar wordt geassembleerd.
Waarom AI-datacenters optica dichter bij de chip brengen
AI-clusters genereren intens oost-west-verkeer tussen GPU's, versnellers, opslag en switches. Trainings- en inferentieworkloads verplaatsen enorme hoeveelheden gegevens met strenge eisen op het gebied van latentie en consistentie, en de netwerkroadmap overtreft wat optica op het frontpaneel kan bieden.
Drie vormen van druk bepalen de verschuiving en versterken elkaar.
De bandbreedte groeit sneller dan het elektrische bereik.Netwerken gaan van 400G naar 800G, enEr wordt verwacht dat optische modules van 1,6 T tussen 2025 en 2026 in een vroeg stadium commercieel zullen worden ingezet. Omdat de bandbreedte van de ASIC-switch elke 18 tot 24 maanden ruwweg verdubbelt, terwijl het bruikbare elektrische bereik van koper kleiner wordt bij hogere SerDes-snelheden, loopt het inplugbare model op het voorpaneel ergens rond de generatie van 102,4 Tbps tegen een muur aan.
Vermogen per bit is nu een getal op faciliteitsniveau-.Dit is de maatstaf die daadwerkelijk inkoopbeslissingen beïnvloedt. Een traditionele inplugbare 800G-module draait ruwweg 15 tot 20 picojoule per bit; CPO-implementaties mikken op ongeveer 5 pJ/bit, met een geloofwaardig pad daaronder. Onafhankelijke demonstraties ondersteunen dit -De optische I/O-chiplet van Intel verbruikt ongeveer 5 pJ/bit, tegenover ongeveer 15 pJ/bit voor inplugbare modules. In honderdduizenden havens in een groot trainingscluster komt een besparing van 10 tot 15 watt per poort neer op megawatt op gebouwniveau. Met een enkel high{4}}-rack dat naar verwachting honderden kilowatts zal verbruiken, is elke watt die niet aan het netwerk wordt besteed een watt die beschikbaar is voor computergebruik.
De dichtheid van het voorpaneel- is een hard plafond.Meer bandbreedte betekent meer poorten, meer bekabeling, meer warmte en een hardere luchtstroom. Er is maar een beperkt aantal faceplates, en insteekbare kooien concurreren erom. Door de conversie naar het substraat te verplaatsen, wordt die geometrische limiet opgeheven.
Dit is de reden waarom CPO het meest relevant is voor grote AI-, HPC-, cloud- en hyperscale-omgevingen - de plaatsen waar deze drie vormen van druk het eerst optreden. Het is niet ontworpen om elke module in elk datacenter te vervangen.
CPO-architectuur in één oogopslag
Het helpt om CPO te zien als een reeks bouwstenen in plaats van als één ding. Ieder verplaatst een probleem naar een nieuwe plek.
| Bouwsteen | Wat het doet | Waarom het belangrijk is bij CPO |
|---|---|---|
| Schakel over naar ASIC | Schakelt verkeer; host de hoge-I/O-lanen | Naarmate de capaciteit toeneemt, stijgen zowel het aantal rijstroken als de rijsnelheid, waardoor het elektrische bereik onder druk komt te staan |
| Optische motor (fotonische chiplet) | Converteert elektrisch naar optisch en terug | Zit op of naast het ASIC-substraat en verkleint het elektrische pad tot op millimeters |
| Externe laserbron | Levert het licht dat de motor moduleert | Het heetste deel van het pakket buiten beschouwing gelaten vanwege de betrouwbaarheid; vaak veld-vervangbaar om het meest storingsgevoelige- onderdeel aan te pakken |
| Vezel-naar-chipkoppeling | Lijnt glasvezelarrays en connectoren uit met de motor | Binnen-de-boxvezelroutering en uitlijningstolerantie worden de eerste- ontwerpproblemen |
| Beheer en monitoring | Diagnostiek, foutisolatie, thermische telemetrie | Veel kritischer dan bij pluggables, omdat de motor geïntegreerd is in plaats van verwisselbaar |
Het is de moeite waard om bij de laserstrategie stil te staan, omdat leveranciers hier stilletjes het onderhoudsprobleem oplossen. Omdat de laser het meest storingsgevoelige- onderdeel van een optische verbinding is, gebruiken veel ontwerpen een inplugbare externe laser. De fotonische schakelaars van NVIDIA voeden bijvoorbeeld acht 1,6 Tbps-engines vanuit één vervangbare lasermodule, waardoor ook het aantal benodigde lasers per eenheid bandbreedte wordt verminderd. In operationele termen is de belangrijkste indicator voor laserdood een gestage stijging van de laservoorspanningsstroom, terwijl de optische output vlak blijft - telemetrie die monitoringsystemen in de gaten moeten houden in plaats van alleen op ontvangstvermogen te vertrouwen.
Wat verandert er precies als de optica dichter bij de ASIC komt?
“Wat CPO verandert” is het onderdeel dat de meeste overzichten vaag laten. Concreet verandert het vijf dingen tegelijk, en een team dat CPO evalueert, zou over elk afzonderlijk moeten redeneren in plaats van als één enkele transactie.
Ontwerp van schakelaar.Optica is niet langer een vervangbare module die de operator op voorraad heeft, maar begint deel uit te maken van het moederbord van de OEM-ontwerpen. De DSP-retimer die signalen conditioneert voor een lange PCB-trace kan vaak volledig worden geëlimineerd, en dat is waar een groot deel van de energiebesparing vandaan komt.
Thermisch beheer.De optische engine bevindt zich nu naast een ASIC met hoog-vermogen. Lasers, modulators en vooral ringresonatoren zijn temperatuur-gevoelige - ring-gebaseerde ontwerpen die een constante kleine- verwarmingsregeling nodig hebben om het fotonische IC op temperatuur te houden. Thermische zones in de schakelaar worden een ontwerpprobleem en geen bijzaak.
Vezelbeheer.Conversie die op het substraat plaatsvindt, betekent dat vezels moeten worden gerouteerd, vastgezet en uitgelijndbinnende doos. De betrouwbaarheid van de connector, de buigprestaties en de uitlijningstolerantie veranderen van 'bekabelingsproblemen' naar 'systeemopbrengstproblemen'.
Onderhoud.Een technicus kan een transceiver op het voorpaneel- binnen enkele seconden verwijderen en vervangen. Een co-verpakte engine kan niet op die manier worden verwisseld. Sparen, repareren, foutisolatie en wat operators 'ontploffingsradius' noemen - hoeveel gaat er omlaag als één element faalt - alle verandering.
Inkoop en levenscyclus.Pluggables geven operators meer mogelijkheden: meerdere interoperabele leveranciers, gemakkelijke reserveonderdelen, incrementele upgrades. Een meer geïntegreerd optisch systeem verkleint dat veld en koppelt de optica aan de levenscyclus van de schakelaar. Dit zijn reële kosten die niets te maken hebben met optische prestaties.
De eerlijke samenvatting is dat CPO niet simpelweg het vermogen verlaagt. Het verplaatst de complexiteit - uit het elektrische pad en naar verpakking, thermisch ontwerp, opbrengst en veldoperaties.
CPO versus plug-in optica versus LPO: welke moet u kiezen?
CPO wordt meestal afgewogen tegen twee alternatieven: conventionele insteekbare optica en lineaire insteekbare optica (LPO). Ze zijn gerelateerd, maar lossen verschillende problemen op, en voor veel teams is de realistische keuze op de korte- termijn tussen pluggable en LPO, waarbij CPO wordt gevolgd voor de volgende platformgeneratie.
| Architectuur | Waar de optiek zit | Belangrijkste voordeel | Belangrijkste beperking | Beste pasvorm |
|---|---|---|---|---|
| Insteekbare optiek | Modulekooi voor-paneel | Volwassen, meerdere-leveranciers, hot-swappable, standaarden-gebaseerd | Hoger vermogen per bit (~15–20 pJ/bit bij 800G) en elektrische-bereiken limieten bij hoge snelheid | Brede datacenter-, ondernemings- en telecomimplementaties |
| LPO | Inplugbare vormfactor op voorpaneel-, vereenvoudigd signaalpad | Verwijdert ingebouwde DSP; doorgaans 30-50% minder stroom dan DSP-gebaseerde pluggables, waardoor het pluggable operationele model behouden blijft | Vereist strengere controle van de systeem-niveausignaal-integriteit; korter bereik | Korte-bereik, kracht-gevoelige AI-links |
| CPO | Optische engine op het ASIC-substraat van de schakelaar | Hoogste bandbreedtedichtheid en laagste vermogen per bit (~5 pJ/bit doel); verwijdert het plafond met de dichtheid van de voorpanelen- | Moeilijker onderhoud, verpakking, thermisch ontwerp en volwassenheid van het ecosysteem | Grootschalige AI/HPC-omschakeling-, vooral opschaling-fabrics |
Een praktisch beslissingskader:
- Kies voor inplugbare optiekwanneer operationele flexibiliteit, het sparen van meerdere-leveranciers en snelle vervanging ter plaatse het belangrijkst zijn -, wat nog steeds de meeste netwerken zijn.
- Denk eens aan LPOwanneer u minder stroom en latentie op korte afstanden nodig heeft, maar het vertrouwde plug-in model wilt behouden. LPO is de brug met een lager-risico, en heeft prominente pleitbezorgers - op OFC 2025, medeoprichter van Arista- Andy Bechtolsheim bleefpleit voor LPO als het betere alternatief op de korte- termijn.
- Volg CPOwanneer de bandbreedtedichtheid, het vermogen per bit en de lange{0}}termijnschaling voorbij 800G zwaarder wegen dan de bruikbaarheid van het module-niveau - en vooral voor het-opschalen van fabrics binnen AI-clusters.
De framing die het meest helpt: CPO is geen beslissing over de aankoop van modules, het is een beslissing over de- systeemarchitectuur. Behandel het op die manier en de meeste verwarring verdwijnt.
Voordelen van co-verpakte optica voor AI-netwerken
Het voornaamste voordeel is energie-efficiëntie op schaal. Broadcom claimt ongeveer 30% energiebesparingen en 40% lagere opticakosten per bit van zijn CPO-platform, naast een bandbreedtedichtheid in de orde van 1 Tbps per millimeter. De energie-per-bit-kloof - van ongeveer 15 pJ/bit voor pluggables versus een doelstelling van 5 pJ/bit voor CPO - is wat in een groot cluster wordt omgezet in megawatts op faciliteitsniveau-.
Bandbreedtedichtheid is het tweede voordeel, en is eerder structureel dan incrementeel. Door aan de frontplaat te ontsnappen, verwijdert CPO het plafond van het voorpaneel- dat plug-in ontwerpen beperkt zodra de switchcapaciteit ongeveer 102,4 Tbps overschrijdt. De latentie kan ook verbeteren wanneer het signaalpad eenvoudiger wordt, hoewel de latentie altijd op het volledige systeemniveau moet worden beoordeeld, en niet alleen op de optische engine.
Betrouwbaarheidsgegevens beginnen ook binnen te komen, wat van belang is voor een technologie die al lang vasthoudt aan ‘veelbelovend’. In oktober 2025 meldde Broadcom dat Meta zijn CPO-oplossing gedurende één miljoen link-uren heeft getest zonder een enkele linkflap in laboratoriumkarakterisering op hoge- temperatuur - het soort bewijsmateriaal dat operators nodig hebben voordat ze kunnen vertrouwen op niet- bruikbare optica in productie.
CPO-uitdagingen en implementatiebarrières
De uitdagingen zijn reëel en meestal niet optisch. Het zijn verpakkings-, thermische, operationele en ecosysteemproblemen.
Thermisch beheeris het moeilijkst. De motor staat naast een hete ASIC, en vooral ringresonatoren hebben actieve verwarming nodig om op de -golflengte - te blijven, dus het ontwerp moet de warmte beheren die de motor genereert en waarvan hij afhankelijk is. Temperatuurschommelingen vormen een directe bedreiging voor de betrouwbaarheid op de lange- termijn.
Verpakking en rendementkom als volgende. De co-integratie van elektronische en fotonische matrijzen vereist een geavanceerde verpakking, een strakke afstemming en testmethoden die nog in ontwikkeling zijn. Opbrengst en maakbaarheid, en niet de ruwe optische prestaties, bepalen vaak de volumeproductie.
Onderhoudsgemak en explosieradiushet operationele model veranderen. Inplugbare laserbronnen verzachten het ergste geval, maar operators verliezen nog steeds de eenvoudige 'pull and Replace'-workflow en het comfort van meerdere verwisselbare leveranciers.
Klaarheid van het ecosysteemverbindt het met elkaar. CPO is afhankelijk van de coördinatie tussen leveranciers van switch-silicium, leveranciers van optische-motoren, laserfabrikanten, aanbieders van glasvezel-connectiviteit, verpakkingspartners en cloudoperatoren, afgestemd op specificaties van instanties zoals deOptisch internetwerkforum (OIF)en IEEE. Die coördinatie is zich aan het vormen, maar nog niet voltooid.
De marktconsensus weerspiegelt dit. Zelfs analisten zijn optimistisch over de technologie -SemiAnalysis verwacht op de korte termijn geen snelle adoptiecurve voor het opschalen van CPO onder hyperscalers, ook al beloven diezelfde operators toeleveranciers voor opschaling-. CPO groeit het eerst waar de voordelen de complexiteit duidelijk rechtvaardigen: zeer grote AI-fabrieken, hyperscale fabrics en HPC-clusters.
Wanneer moeten AI-datacenters co-verpakte optica overwegen?
Let goed op de CPO als uw routekaart zeer hoge-radix-switches, 800G- of 1,6T-koppelingen, grote GPU-clusters of strikte vermogens-per-bit-doelen- omvat, en vooral als uw huidige ontwerp al wordt beperkt door stroom, koeling, signaalintegriteit of frontplaatdichtheid. Wanneer de kosten en moeilijkheden bij het schalen van plug-in architecturen blijven stijgen, beginnen de trade-offs van CPO er gunstig uit te zien.
CPO is waarschijnlijk niet de juiste onmiddellijke zet als uw prioriteiten operationele flexibiliteit, snelle vervanging, ruime leverancierskeuze en incrementele upgrades zijn. Voor de meeste datacenters voor ondernemingen en algemene- doeleinden blijven volwassen plug-in optica tegenwoordig beter geschikt, met LPO als een optie met een lager-vermogen voor kort-bereik, stroom-gevoelige links.
Zal CPO insteekbare optica vervangen?
Niet op korte termijn. Inplugbare transceivers hebben een volwassen toeleveringsketen, ondersteuning voor brede standaarden, interoperabiliteit met meerdere leveranciers en een bewezen operationeel model, en ze zullen de meeste datacenter-, ondernemings-, telecom- en cloudapplicaties blijven bedienen.Implementatie-ready CPO-producten kwamen pas in 2025 uit, waarbij de eerste hyperscale-implementaties-worden verwacht in 2026 op de volgende- generatie switchplatforms.
Het duidelijkere beeld is een gelaagd ecosysteem. Inplugbare optica blijft mainstream. LPO fungeert als een brug met een lager-vermogen, waardoor het inplugbare model behouden blijft. En CPO wordt centraal waar bandbreedte, kracht en dichtheid voorbij gaan aan wat optica op het front{4}}paneel het meest beslissend kan doen bij het opschalen- van AI-fabrics, waar het gepositioneerd is om de belangrijkste aanjager te zijn van de bandbreedtegroei voor het laatste deel van dit decennium. De toekomst is niet één architectuur die wint; het is allemaal afgestemd op een andere prestatie, kosten en operationele vereisten.
Veelgestelde vragen
Vraag: Waar staat CPO voor?
A: CPO staat voor Co-Packaged Optics, een architectuur die optische motoren dicht bij de switch-ASIC of het processorpakket plaatst in plaats van op het voorpaneel.
Vraag: Is CPO hetzelfde als siliciumfotonica?
A: Nee. Siliciumfotonica is een fabricageplatform voor het bouwen van fotonische geïntegreerde schakelingen. CPO is een systeemarchitectuur die siliciumfotonica als faciliterende technologie kan gebruiken.
Vraag: Wat is het verschil tussen CPO en LPO?
A: LPO behoudt het inplugbare moduleformaat, maar verwijdert de ingebouwde DSP om de stroom en latentie te verminderen, waardoor doorgaans 30 tot 50% wordt bespaard ten opzichte van op DSP-gebaseerde pluggables. CPO verplaatst de optische engine naar het ASIC-substraat en verandert de systeemarchitectuur fundamenteler.
Vraag: Vermindert CPO daadwerkelijk het energieverbruik?
A: Het vermindert de energie per bit substantieel - van ongeveer 15 pJ/bit voor pluggables naar een doel van 5 pJ/bit - door lange elektrische sporen en DSP-hertimers te elimineren. Let op de nuance: CPO is per bit efficiënt, maar is niet inherent een component met laag-vermogen, aangezien lasers en ringresonatoren nog steeds stroom verbruiken, ook voor thermische controle.
Vraag: Welke rol speelt siliciumfotonica bij CPO?
A: Siliciumfotonica levert de geïntegreerde optische motoren die de kern vormen van de meeste CPO-ontwerpen. Het stapelen van een elektronische chip op een fotonische chip - zoals in het COUPE-proces van TSMC - zorgt ervoor dat de optische motor op het schakelsubstraat kan zitten.
Vraag: Wat zijn de belangrijkste belemmeringen voor de adoptie van CPO?
A: Thermisch beheer naast een hot ASIC, complexiteit van verpakking en opbrengst, verminderde bruikbaarheid in het veld en grotere ontploffingsradius, en volwassenheid van ecosystemen en standaarden. Geen van deze gaat in de eerste plaats over optische prestaties.
Vraag: Is CPO al commercieel verkrijgbaar?
A: In 2025 kwamen producten klaar voor implementatie-, met betrouwbaarheidsmijlpalen zoals Broadcom's test van één- miljoen-link- uur met Meta. De eerste implementaties op grootschalige schaal- worden verwacht in 2026, maar de brede acceptatie zal geleidelijk en ongelijkmatig plaatsvinden.
Vraag: Moeten bedrijfsdatacenters zich nu zorgen maken over CPO?
A: Voor de meeste bedrijven niet als onmiddellijke aankoop. Het is de moeite waard om het te begrijpen als input voor een routekaart, maar inplugbare optica - en LPO voor stroom-gevoelige korte afstanden - blijven beter passen totdat bandbreedte, stroom of dichtheid de verandering daadwerkelijk afdwingen.
Conclusie
Co-Packaged Optics is een van de meest consequente architecturale verschuivingen in snelle- datacenternetwerken. Door optische conversie naar het schakelsubstraat te verplaatsen, wordt de energie per bit teruggedrongen naar 5 pJ/bit, wordt de bandbreedtedichtheid tot voorbij het plafond van het voorpaneel{4}} gebracht en krijgen AI- en HPC-netwerken de mogelijkheid om verder te schalen dan 800G en 1,6T. Het bewijsmateriaal is verschoven van slideware naar verzending van producten en echte betrouwbaarheidsgegevens.
Maar CPO is geen druppel-vervanging voor insteekbare optica. Het ruilt elektrische-bereikproblemen in voor verpakkingsproblemen, thermische problemen, vezelbeheer- en operationele problemen - en het verkleint de invloed die exploitanten op het gebied van inkoop gewend zijn. Voor de meeste teams is de juiste houding gelaagd: houd volwassen inplugbare optica waar ze passen, gebruik LPO voor korte -kortere bereiken en volg CPO voor de volgende- generatie AI en HPC-fabrics met hoge- dichtheid, vooral opschaling-. De belangrijkste mentale verschuiving is eenvoudig: CPO is geen beslissing over de aankoop van modules, het is een beslissing over de -systeemarchitectuur - en op basis daarvan hoort het al thuis in elk serieus AI-netwerkroadmapgesprek.
