Co-Optiques packagées (CPO)est une architecture d'interconnexion qui place le moteur optique directement à côté du commutateur ASIC ou du processeur, au lieu de router les signaux électriques à grande vitesse sur toute la carte vers les modules enfichables du panneau avant-. Pour les centres de données IA, le CPO est important car il s’attaque aux trois contraintes que les optiques conventionnelles rencontrent en premier à grande vitesse : la puissance par bit, la densité de bande passante et l’intégrité du signal électrique. Il ne s'agit pas d'un nouveau facteur de forme de module. Il s'agit d'un changement au niveau du système-dans la manière dont les fonctions électriques et optiques sont intégrées à l'intérieur d'un commutateur.
Le changement n’est plus théorique. Au GTC 2025, NVIDIA a présenté ses commutateurs photoniques Quantum-X et Spectrum-X avec des moteurs photoniques-silicium intégrés dans le boîtier, et àLors de l'OFC 2025, un large éventail de fournisseurs ont présenté des moteurs optiques intégrés dans des packages ASIC.. La question pour la plupart des équipes n’est plus de savoir si le CPO est réel, mais plutôt où et quand il s’intègre.
Qu'est-ce que l'optique co-packagée ?
Co-Packaged Optics déplace le moteur optique - parfois appelé chiplet photonique - de la plaque frontale au substrat du commutateur, à proximité de l'ASIC. L'objectif est de raccourcir le chemin électrique entre la puce et le point où les signaux se transforment en lumière.
Dans une architecture enfichable traditionnelle, le commutateur ASIC transmet des signaux électriques à grande vitesse sur des centimètres de trace de PCB vers des émetteurs-récepteurs montés sur le panneau avant. Ce modèle est mature, flexible et facile à entretenir. Mais à mesure que les-tarifs par voie grimpent jusqu'à 200 G et au-delà, ces chemins électriques consomment une part croissante de la puissance totale du système et deviennent plus difficiles à concevoir proprement.
CPO modifie la géométrie. Le signal ne parcourt électriquement que quelques millimètres avant d'être converti en optique, plutôt que de 15 à 30 cm sur une carte. L'effet pratique, en une phrase : les E/S optiques se rapprochent suffisamment de la puce pour qu'un commutateur puisse pousser beaucoup plus de bande passante avec beaucoup moins de contrainte électrique.
Le CPO est-il la même chose que la photonique sur silicium ?
Non, et la distinction compte. La photonique sur silicium est une plate-forme de fabrication utilisée pour construire des circuits intégrés photoniques. CPO est une architecture système quiutilisela photonique sur silicium comme une technologie habilitante. Les moteurs photoniques de NVIDIA, par exemple, sont construits sur le processus COUPE de TSMC, qui empile une puce électronique sur une puce photonique - la photonique sur silicium est la pierre angulaire, le CPO est la façon dont elle est assemblée dans un commutateur.
Pourquoi les centres de données IA rapprochent l’optique de la puce
Les clusters d'IA génèrent un trafic est-ouest intense entre les GPU, les accélérateurs, le stockage et les commutateurs. Les charges de travail de formation et d'inférence déplacent d'énormes volumes de données avec des exigences strictes en matière de latence et de cohérence, et la feuille de route du réseau dépasse ce que-l'optique du panneau avant peut confortablement offrir.
Trois pressions déterminent ce changement, et elles s’aggravent les unes les autres.
La bande passante évolue plus rapidement que la portée électrique.Les réseaux passent du 400G au 800G, etLes modules optiques 1,6T devraient entrer en déploiement commercial précoce vers 2025-2026. Alors que la bande passante du commutateur ASIC double environ tous les 18 à 24 mois tandis que la portée électrique utilisable du cuivre diminue à des débits SerDes plus élevés, le modèle enfichable du panneau avant -se heurte à un mur quelque part autour de la génération de commutateurs à 102,4 Tbit/s.
La puissance par bit est désormais un nombre-au niveau de l'installation.C’est la mesure qui fait réellement évoluer les décisions d’approvisionnement. Un module enfichable traditionnel de 800 G exécute environ 15 à 20 picojoules par bit ; Les implémentations de CPO visent environ 5 pJ/bit, avec un chemin crédible en dessous. Des manifestations indépendantes le confirment -Le chiplet d'E/S optique d'Intel consomme environ 5 pJ/bit contre environ 15 pJ/bit pour les modules enfichables. Sur des centaines de milliers de ports dans un grand cluster de formation, une économie de 10 à 15 watts par port équivaut à des mégawatts au niveau du bâtiment. Avec un seul rack haut de gamme prévu pour consommer des centaines de kilowatts, chaque watt non dépensé sur le réseau est un watt disponible pour le calcul.
La densité du panneau avant-est un plafond dur.Plus de bande passante signifie plus de ports, plus de câblage, plus de chaleur et un flux d'air plus difficile. Il n'y a qu'un nombre limité de plaques frontales, et les cages enfichables se font concurrence pour l'obtenir. Déplacer la conversion sur le substrat supprime cette limite géométrique.
C'est pourquoi le CPO est particulièrement pertinent pour les grands environnements d'IA, HPC, cloud et hyperscale -, là où ces trois pressions arrivent en premier. Il n’est pas conçu pour remplacer chaque module de chaque centre de données.
Aperçu de l'architecture CPO
Il est utile de considérer le CPO comme un ensemble d’éléments de base plutôt que comme une chose unique. Chacun déplace un problème vers un nouvel endroit.
| Bloc de construction | Ce que ça fait | Pourquoi c'est important en CPO |
|---|---|---|
| Changer d'ASIC | Commute le trafic ; héberge les voies d'E/S-haute vitesse | À mesure que la capacité augmente, le nombre de voies et la vitesse des voies augmentent, ce qui met à rude épreuve la portée électrique. |
| Moteur optique (chiplet photonique) | Convertit l'électrique en optique et inversement | Se place sur ou à côté du substrat ASIC, réduisant le chemin électrique en millimètres |
| Source laser externe | Fournit la lumière que le moteur module | Gardé à l'écart de la partie la plus chaude du package pour des raisons de fiabilité ; souvent remplaçable sur site-pour traiter le composant le plus sujet aux pannes- |
| Couplage fibre-à-puce | Aligne les réseaux de fibres et les connecteurs sur le moteur | À l'intérieur du-cas-le routage des fibres et la tolérance d'alignement deviennent des problèmes de conception-de premier ordre. |
| Gestion et suivi | Diagnostic, détection des défauts, télémétrie thermique | Bien plus critique qu'avec les pluggables, puisque le moteur est intégré plutôt que remplaçable |
La stratégie laser mérite d'être étudiée, car c'est là que les fournisseurs résolvent discrètement le problème de maintenance. Étant donné que le laser est la partie la plus sujette aux pannes d'une liaison optique, de nombreuses conceptions utilisent un laser externe enfichable. Les commutateurs photoniques de NVIDIA, par exemple, alimentent huit moteurs de 1,6 Tbps à partir d'un seul module laser remplaçable, ce qui réduit également le nombre de lasers nécessaires par unité de bande passante. En termes opérationnels, le principal indicateur de la mort du laser est une augmentation constante du courant de polarisation du laser tandis que la sortie optique reste plate - télémétrie que les systèmes de surveillance doivent surveiller plutôt que de compter uniquement sur la puissance de réception.
Qu'est-ce qui change exactement lorsque l'optique se rapproche de l'ASIC ?
« Ce que change le CPO » est la partie que la plupart des aperçus laissent vague. Concrètement, cela change cinq choses à la fois, et une équipe évaluant le CPO devrait raisonner sur chaque transaction séparément plutôt que comme une seule transaction.
Conception de commutateur.L'optique cesse d'être un module remplaçable que l'opérateur stocke et commence à faire partie de la carte conçue par l'OEM. Le retimer DSP qui conditionne les signaux pour une longue trace de PCB peut souvent être entièrement éliminé, d'où une grande partie des économies d'énergie.
Gestion thermique.Le moteur optique se trouve désormais à côté d'un ASIC-haute puissance. Les lasers, les modulateurs et en particulier les résonateurs en anneau sont -sensibles à la température -les conceptions basées sur des anneaux-nécessitent un petit contrôle constant-de chauffage pour maintenir le circuit intégré photonique à la température. Les zones thermiques à l’intérieur du commutateur deviennent un problème de conception et non une réflexion après coup.
Gestion des fibres.La conversion se produisant sur le substrat signifie que la fibre doit être acheminée, sécurisée et alignéeà l'intérieurla boîte. La fiabilité des connecteurs, les performances de courbure et la tolérance d'alignement passent du « problème de câblage » au « problème de rendement du système ».
Entretien.Un technicien peut retirer et remplacer un émetteur-récepteur-du panneau avant en quelques secondes. Un moteur co-packagé ne peut pas être échangé de cette façon. L'épargne, la réparation, l'isolation des défauts et ce que les opérateurs appellent « rayon d'explosion » - combien diminue lorsqu'un élément tombe en panne - tout change.
Approvisionnement et cycle de vie.Les pluggables donnent aux opérateurs un effet de levier : plusieurs fournisseurs interopérables, des pièces de rechange faciles, des mises à niveau incrémentielles. Un système optique plus intégré réduit ce champ et relie l’optique au cycle de vie du commutateur. Il s’agit d’un coût réel qui n’a rien à voir avec les performances optiques.
Le résumé honnête est que le CPO ne réduit pas simplement la puissance. Il déplace la complexité - du chemin électrique vers l'emballage, la conception thermique, le rendement et les opérations sur le terrain.
CPO vs optique enfichable vs LPO : que devriez-vous choisir ?
Le CPO est généralement comparé à deux alternatives : les optiques enfichables conventionnelles et les optiques linéaires enfichables (LPO). Ils sont liés mais résolvent des problèmes différents, et pour de nombreuses équipes, le choix réaliste à court terme se situe entre le pluggable et le LPO, le CPO étant suivi pour la prochaine génération de plate-forme.
| Architecture | Où se trouve l'optique | Principal avantage | Principale limite | Meilleur ajustement |
|---|---|---|---|---|
| Optique enfichable | Cage de module du panneau avant- | Mature, multi-fournisseurs,-échangeable à chaud, basé sur des normes-basées | Puissance par bit plus élevée (~ 15 à 20 pJ/bit à 800 G) et limites de portée électrique-à haute vitesse | Déploiements à grande échelle dans les centres de données, les entreprises et les télécommunications |
| LPO | Format enfichable du panneau avant-, chemin de signal simplifié | Supprime le DSP intégré ; généralement 30 à 50 % de consommation inférieure à celle des produits enfichables basés sur DSP-, conserve le modèle opérationnel enfichable | Nécessite un contrôle plus strict de l'intégrité du signal-au niveau du signal- ; portée plus courte | Liens IA à courte portée-et sensibles à la puissance- |
| CPO | Moteur optique sur le substrat ASIC du commutateur | Densité de bande passante la plus élevée et puissance par bit la plus faible (objectif d'environ 5 pJ/bit) ; supprime le plafond de densité du panneau avant- | Facilité d'entretien, emballage, conception thermique et maturité de l'écosystème plus difficiles | Commutation IA/HPC à grande-échelle, en particulier les structures-évolutives |
Un cadre de décision pratique :
- Choisissez des optiques enfichableslorsque la flexibilité opérationnelle, la réserve multi-fournisseurs et le remplacement rapide sur site comptent le plus -, ce qui reste la plupart des réseaux.
- Envisagez la LPOlorsque vous avez besoin d'une puissance et d'une latence inférieures sur de courtes portées, mais que vous souhaitez conserver le modèle enfichable familier. La LPO est le pont à faible-risque, et elle a d'éminents défenseurs - à l'OFC 2025, le cofondateur d'Arista-Andy Bechtolsheim a continué àplaider en faveur de la LPO comme la meilleure alternative à court terme-.
- Suivre le CPOlorsque la densité de bande passante, la puissance par bit et la-évolutivité à long terme au-delà de 800 G dépassent la facilité de maintenance au niveau du module--, et en particulier pour les structures-évolutives au sein des clusters d'IA.
Le cadre qui aide le plus : le CPO n'est pas une décision d'achat de module, c'est une décision de changement d'architecture système. Traitez-le de cette façon et la plus grande partie de la confusion disparaîtra.
Avantages des optiques co--packagées pour les réseaux d'IA
Le principal avantage est l’efficacité énergétique à grande échelle. Broadcom revendique des économies d'énergie d'environ 30 % et un coût optique par bit inférieur de 40 % grâce à sa plate-forme CPO, ainsi qu'une densité de bande passante de l'ordre de 1 Tbps par millimètre. L'écart d'énergie-par-bit - d'environ 15 pJ/bit pour les appareils enfichables contre un objectif de 5 pJ/bit pour le CPO - est ce qui se transforme en mégawatts au niveau de l'installation-au niveau d'un grand cluster.
La densité de bande passante est le deuxième avantage, et elle est structurelle plutôt que progressive. En échappant à la façade, CPO supprime le plafond du panneau avant-qui contraint les conceptions enfichables une fois que la capacité du commutateur dépasse environ 102,4 Tbit/s. La latence peut également s'améliorer là où le chemin du signal est simplifié, même si la latence doit toujours être jugée au niveau du système complet, et pas seulement au niveau du moteur optique.
Des données sur la fiabilité commencent également à arriver, ce qui est important pour une technologie longtemps restée « prometteuse ». En octobre 2025, Broadcom a signalé que Meta avait testé sa solution CPO pendant un million d'heures de liaison-sans un seul incident de liaison dans le cadre d'une caractérisation en laboratoire à haute-température -, le type de preuves dont les opérateurs ont besoin avant de faire confiance à des optiques non-réparables en production.
Défis CPO et obstacles au déploiement
Les défis sont réels, et ils ne sont pour la plupart pas optiques. Il s’agit de problèmes d’emballage, thermiques, opérationnels et écosystémiques.
Gestion thermiqueest le plus dur. Le moteur se trouve à côté d'un ASIC chaud, et les résonateurs en anneau en particulier nécessitent un chauffage actif pour rester sur la -longueur d'onde -, la conception doit donc gérer la chaleur générée par le moteur et dont elle dépend. La dérive de température menace directement la fiabilité à long terme.
Conditionnement et rendementviens ensuite. La co-intégration de puces électroniques et photoniques nécessite un conditionnement avancé, un alignement précis et des méthodes de test qui sont encore en train de mûrir. Le rendement et la fabricabilité, et non les performances optiques brutes, déterminent souvent la production en volume.
Facilité d’entretien et rayon de soufflechanger le modèle opérationnel. Les sources laser enfichables atténuent le pire des cas, mais les opérateurs perdent toujours le flux de travail simple « extraire et remplacer » et le confort de plusieurs fournisseurs interchangeables.
État de préparation de l'écosystèmele lie ensemble. Le CPO dépend de la coordination entre les fournisseurs de commutateurs-silicium, les fournisseurs de moteurs-optiques, les fabricants de lasers, les fournisseurs de connectivité fibre-, les partenaires d'emballage et les opérateurs cloud, alignés sur les spécifications d'organismes tels que leForum sur l'interréseautage optique (OIF)et IEEE. Cette coordination est en train de se former mais n’est pas terminée.
Le consensus du marché le reflète. Même les analystes sont optimistes quant à la technologie -SemiAnalysis ne s'attend pas à une courbe d'adoption rapide du CPO évolutif parmi les hyperscalers à court terme, même si ces mêmes opérateurs s'engagent auprès des fournisseurs pour-évoluer. Le CPO se développe d’abord là où les avantages justifient clairement la complexité : très grandes usines d’IA, structures hyperscale et clusters HPC.
Quand les centres de données IA devraient-ils envisager d'utiliser des optiques co-packagées ?
Portez une attention particulière au CPO si votre feuille de route comprend des commutateurs à base de-très élevés, des liaisons 800G ou 1,6T, de grands clusters GPU ou des cibles strictes de puissance-par-bit - et surtout si votre conception actuelle est déjà limitée par l'alimentation, le refroidissement, l'intégrité du signal ou la densité de la façade. Alors que le coût et la difficulté de faire évoluer les architectures enfichables ne cessent d'augmenter, les compromis-du CPO commencent à paraître favorables.
Le CPO n'est probablement pas la bonne décision immédiate si vos priorités sont la flexibilité opérationnelle, le remplacement rapide, un large choix de fournisseurs et des mises à niveau progressives. Pour la plupart des centres de données d'entreprise et-à usage général, les optiques enfichables matures restent aujourd'hui la meilleure solution, le LPO étant une option à faible consommation-pour les liaisons à courte portée-sensibles à la puissance-.
Le CPO remplacera-t-il les optiques enfichables ?
Pas à court terme. Les émetteurs-récepteurs enfichables disposent d'une chaîne d'approvisionnement mature, d'une large prise en charge des normes, d'une interopérabilité multi-fournisseurs et d'un modèle opérationnel éprouvé, et ils continueront à servir la plupart des applications de centres de données, d'entreprise, de télécommunications et cloud.Les produits CPO prêts à être déployés ne sont arrivés qu'en 2025., avec les premiers déploiements à grande échelle-attendus en 2026 sur les plates-formes de commutation de nouvelle-génération.
L’image la plus claire est celle d’un écosystème à plusieurs niveaux. Les optiques enfichables restent courantes. LPO sert de pont de puissance-inférieur qui conserve le modèle enfichable. Et le CPO devient central là où la bande passante, la puissance et la densité dépassent ce que l'optique du panneau avant-peut faire - de manière plus décisive dans la mise à l'échelle-des structures d'IA, où il est positionné pour être le principal moteur de croissance de la bande passante pour la dernière partie de cette décennie. L’avenir n’est pas une architecture gagnante ; chacun est adapté à des performances, des coûts et des exigences opérationnelles différents.
FAQ
Q : Que signifie CPO ?
R : CPO signifie Co-Packaged Optics, une architecture qui place les moteurs optiques à proximité de l'ASIC du commutateur ou du boîtier du processeur plutôt que sur le panneau avant.
Q : Le CPO est-il la même chose que la photonique sur silicium ?
R : Non. La photonique sur silicium est une plate-forme de fabrication permettant de créer des circuits intégrés photoniques. CPO est une architecture système qui peut utiliser la photonique sur silicium comme technologie habilitante.
Q : Quelle est la différence entre CPO et LPO ?
R : LPO conserve le format de module enfichable mais supprime le DSP intégré pour réduire la consommation et la latence, ce qui permet généralement d'économiser 30 à 50 % par rapport aux modules enfichables basés sur DSP-. CPO déplace le moteur optique sur le substrat ASIC et modifie plus fondamentalement l'architecture du système.
Q : Le CPO réduit-il réellement la consommation d’énergie ?
R : Il réduit considérablement l'énergie par bit - d'environ 15 pJ/bit pour les connecteurs enfichables vers un objectif de 5 pJ/bit - en éliminant les longues traces électriques et les resynchronisations DSP. Notez la nuance : le CPO est efficace par bit, mais ce n'est pas en soi un composant à faible-puissance, puisque les lasers et les résonateurs en anneau consomment toujours de l'énergie, y compris pour le contrôle thermique.
Q : Quel rôle la photonique sur silicium joue-t-elle dans le CPO ?
R : La photonique sur silicium fournit les moteurs optiques intégrés au cœur de la plupart des conceptions de CPO. L'empilage d'une puce électronique sur une puce photonique - comme dans le processus COUPE de TSMC - est ce qui permet au moteur optique de reposer sur le substrat du commutateur.
Q : Quels sont les principaux obstacles à l’adoption du CPO ?
R : Gestion thermique à côté d'un ASIC chaud, complexité du conditionnement et du rendement, facilité d'entretien sur le terrain réduite et rayon de souffle plus grand, et maturité de l'écosystème et des normes. Aucun d’entre eux ne concerne principalement les performances optiques.
Q : Le CPO est-il déjà disponible dans le commerce ?
R : Les produits prêts à être déployés sont arrivés en 2025, avec des jalons de fiabilité tels que le test d'un-million-liens-heures de Broadcom avec Meta. Les premiers déploiements évolutifs à grande échelle-sont attendus en 2026, mais leur adoption à grande échelle sera progressive et inégale.
Q : Les centres de données d'entreprise devraient-ils désormais se soucier du CPO ?
R : Pour la plupart des entreprises, il ne s'agit pas d'un achat immédiat. Cela vaut la peine d'être compris comme une entrée de feuille de route, mais les optiques enfichables - et le LPO pour les -courtes portées sensibles à la puissance - restent les mieux adaptés jusqu'à ce que la bande passante, la puissance ou la densité imposent véritablement le changement.
Conclusion
Co-Packaged Optics est l'un des changements architecturaux les plus importants dans les réseaux de centres de données-à haut débit. En déplaçant la conversion optique sur le substrat du commutateur, il réduit l'énergie par bit à 5 pJ/bit, élève la densité de bande passante au-delà du plafond du panneau avant-et donne aux réseaux IA et HPC une voie pour évoluer au-delà de 800G et 1,6T. Les preuves sont passées du slideware aux produits d’expédition et aux données de fiabilité réelles.
Mais le CPO ne remplace pas-les optiques enfichables. Il échange les problèmes de-portée électrique contre des problèmes d'emballage, thermiques, de gestion de la fibre-et opérationnels - et réduit l'effet de levier d'approvisionnement auquel les opérateurs sont habitués. Pour la plupart des équipes, la bonne posture est superposée : conserver les optiques enfichables matures là où elles s'adaptent, utiliser le LPO pour les courtes portées à faible consommation d'énergie et suivre le CPO pour les tissus IA et HPC haute densité de nouvelle {{7}génération -, en particulier à grande échelle. Le changement de mentalité clé est simple : le CPO n'est pas une décision d'achat de module, c'est une décision de changement-d'architecture système - et sur cette base, il appartient déjà à toute conversation sérieuse sur la feuille de route du réseau d'IA.
