CPO (Optical Co-Packaging) es una tecnología de transmisión optoelectrónica que integra directamente el motor óptico y el chip sobre la misma placa de encapsulación, aplicable tanto a interconexiones entre gabinetes como dentro de ellos, resolviendo los cuellos de botella de ancho de banda, la atenuación de señal y los problemas de disipación térmica que enfrentan los centros de datos tradicionales. Con la explosión de la demanda de potencia de cómputo impulsada por la IA, la infraestructura de red tradicional ya no puede satisfacer las necesidades de transmisión de ancho de banda de la era de la IA Agentic; por ello, CPO se convierte en una vía de superación. Gigantes como NVIDIA y Broadcom están impulsando activamente soluciones de conmutadores CPO, pero actualmente enfrentan obstáculos principales en procesos avanzados de encapsulación, gestión térmica, mantenimiento y estandarización. En comparación con otras líneas tecnológicas como NPO, OIO, CPC, LPO y OCS, CPO es la próxima generación de solución que debe superarse, y el valor industrial se concentrará en los fabricantes de chips conmutadores y en las empresas de encapsulación avanzada.
Autor y fuente del artículo: Delfín Research
Desde la aparición de ChatGPT a finales de 2022, la IA ha impulsado una tras otra oportunidades en superindustrias semiconductores, así como empresas con capitalización de billones de dólares, desde la potencia de cómputo (GPU), la capacidad de almacenamiento (almacenamiento), hasta la capacidad de coordinación y gestión (CPU)...
Si en la infraestructura de IA aún queda un segmento que espera la aparición de un "emperador" con una capitalización de un billón, el Delfín considera que el superconector de la era de la IA es su mayor apuesta. Si la capacidad de cómputo resolvió el problema de la "inteligencia" de la IA y la capacidad de almacenamiento resolvió el problema de la "memoria" de la IA, entonces la capacidad de transporte debe resolver cómo hacer que la memoria a corto y largo plazo entre y salga del centro de procesamiento a una velocidad como la de un cohete.
O, usando la frase del Papa de la IA, Jensen Huang, a medida que se van aliviando los cuellos de botella de potencia de cómputo y memoria, la energía sigue siendo una dificultad constante de nivel décimo. El siguiente cuello de botella clave es la interconexión de alta velocidad de la red en la era de la IA, ya que la infraestructura de red de la era de la nube tradicional no puede hacer frente a la demanda de ancho de banda generada por billones de parámetros de modelos, expertos mixtos (MoE) y activación local en la era de la IA agente.
En este artículo, continuaremos explorando la transmisión de red en la era de la IA, enfocándonos en la tecnología de transmisión optoelectrónica CPO, que se va implementando progresivamente en la velocidad de transmisión de redes de IA. El estudio de Dolphin sobre CPO se divide en:
¿Qué es el CPO y realmente puede reemplazar las conexiones de cobre tradicionales?
¿Puede reemplazar completamente los módulos ópticos intercambiables actuales más utilizados?
Tres: ¿Cómo cambiará el panorama competitivo entre las empresas de la cadena de suministro ascendente y descendente bajo esta tendencia?
En este artículo, primero realizamos un análisis de los problemas básicos de la cadena de valor.
A continuación, el análisis detallado
01 ¿Qué es CPO?
En la arquitectura tradicional de centros de datos, existe un componente importante llamado "módulo óptico", cuya función es convertir la señal óptica recibida por fibra óptica en una señal eléctrica para transmitirla al centro de datos, o bien convertir la señal eléctrica generada dentro del centro de datos en una señal óptica y transmitirla a través de la fibra óptica, actuando como un "puente" y un "traductor" en la transmisión de datos.
En términos de función, la arquitectura CPO (Optics Co-Packaged) incluye las funciones del módulo óptico tradicional, pero presenta dos diferencias claras:
1. Estructura diferente
Los módulos ópticos tradicionales son intercambiables y tienen una apariencia similar a los conectores de cable de red en el hogar, pero el CPO es completamente diferente: integra directamente el motor óptico responsable de la conversión óptico-eléctrica y el chip (en este caso, principalmente el chip ASIC del conmutador) sobre la misma sustrato de paquete o capa intermediaria.
2. Los escenarios de aplicación son diferentes
Los módulos ópticos generalmente se aplican entre gabinetes (es decir, Scale-out); mientras que el CPO puede aplicarse tanto entre gabinetes como dentro de gabinetes (Scale-up). Cuando se aplica entre gabinetes, reemplaza los módulos ópticos tradicionales; cuando se aplica dentro de gabinetes, reemplaza las conexiones de cobre actuales más comunes.
Figura: Comparación entre el modelo tradicional intercambiable y la solución CPO
Fuente: GTC 2025, Dolphin Research
Podemos ver que recientemente tanto NVIDIA como Broadcom están impulsando activamente sus soluciones de interruptores CPO.
¿Por qué la tecnología CPO recibe tanta atención? Porque la demanda de capacidad de cómputo en los centros de datos sigue aumentando, la demanda de ancho de banda para la transmisión de datos en los centros de datos también crece exponencialmente, y los centros de datos están avanzando hacia clusters de cómputo ultramasivos; en este proceso, las tecnologías tradicionales de transmisión de datos antiguas generan numerosos obstáculos:
1. Cuello de botella de ancho de banda
En escenarios de gabinetes, debido al espacio limitado en los paneles de los conmutadores tradicionales y la dificultad para reducir el tamaño de los módulos ópticos intercambiables tradicionales, el número de puertos que puede proporcionar un conmutador individual está limitado, lo que impide satisfacer los requisitos de ancho de banda cada vez más altos.
Actualmente, el módulo intercambiable admite hasta 1.6 Tbps de ancho de banda por módulo, y un solo panel de conmutador puede admitir hasta 51.2 Tbps de ancho de banda. En el futuro, es posible que se lancen módulos de 3.2 Tbps, con un conmutador que admita hasta 102.4 Tbps, lo que casi alcanza el límite de los módulos ópticos intercambiables.
2. Cuello de botella de integridad de la señal
En el escenario de gabinetes, a medida que aumenta la velocidad de transmisión, si se utilizan cables de cobre tradicionales, las señales eléctricas enfrentarán una severa atenuación y distorsión durante la transmisión a larga distancia, y la distancia de transmisión también se verá cada vez más limitada.
Actualmente, los cables de cobre pueden soportar un ancho de banda máximo de 1.8 TB/s (como los cables de cobre NVLink de NVIDIA), pero la distancia está estrictamente limitada a menos de 2 metros, mientras que la demanda de ancho de banda por GPU individual se está acercando a 3.6 TB/s.
3. Cuello de botella de disipación de calor y consumo de energía
A medida que aumenta la velocidad de transmisión, el consumo de energía de las líneas de comunicación tradicionales aumenta significativamente, y la disipación de calor también se vuelve cada vez más difícil. Sabemos que actualmente la construcción de centros de datos en Estados Unidos enfrenta grandes obstáculos energéticos, por lo que el problema del consumo de energía generará una presión de costos significativa.
CPO teóricamente puede resolver de manera efectiva los problemas mencionados anteriormente; según NVIDIA, la eficiencia energética puede aumentar 3.5 veces tras la aplicación de CPO.
02 Específicamente, ¿cuáles son los escenarios de transferencia de datos en los centros de datos?
Aquí desglosamos las rutas tecnológicas de transmisión de datos en el centro de datos en diferentes escenarios y etapas:
Figura: Ejemplos de scale-out y scale-up
Fuente: NADDOD, Dolphin Research
1. Escalado, que implica principalmente la interconexión dentro del gabinete
Se refiere principalmente a la interconexión de hardware dentro de los gabinetes, especialmente dentro de los servidores, incluyendo pero no limitado a la interconexión entre CPU, GPU, tarjetas de red, memoria DDR y discos duros.
Actualmente, esta parte de las conexiones utiliza principalmente cobre como medio de conexión, incluyendo ranuras PCIe para conectar la CPU, la GPU y las tarjetas de red, así como ranuras de memoria (trazas de cobre en la PCB), cables SATA y otros tipos de cables de cobre. Sin embargo, la CPO podría revolucionar la solución dominante actual.
2. Escalado horizontal, que principalmente involucra la interconexión entre gabinetes
Principalmente involucra la interconexión entre gabinetes o servidores y conmutadores.
Esta conexión requiere el uso de la luz como medio de transmisión, y actualmente las soluciones principales son la fibra óptica y los módulos ópticos extraíbles. Asimismo, la CPO es una tendencia importante y avanza más rápidamente que en los escenarios dentro de los gabinetes.
3. Además, existen interconexiones entre centros de datos y entre centros de datos y el exterior, que no son el foco de este artículo.
Desde la perspectiva de los grandes actores, actualmente CPO se enfoca principalmente en escenarios entre gabinetes, pero en el futuro podría extenderse a escenarios dentro de los gabinetes.
03 CPO aún se encuentra en una etapa inicial de promoción; ¿cuáles son los principales cuellos de botella que enfrenta?
1. Madurez de las tecnologías de empaquetamiento avanzado
Desde el punto de vista de la tecnología subyacente, el CPO es completamente diferente a soluciones tradicionales como módulos ópticos intercambiables. Los componentes optoelectrónicos tradicionales no difieren mucho en términos de tecnología de producción de los componentes y módulos optoelectrónicos en sentido amplio, pero el CPO requiere encapsular el motor óptico en una sustrato o interfaz, dependiendo principalmente de tecnologías avanzadas de encapsulado como CoWoS.
Al mismo tiempo, en comparación con el paquete avanzado que normalmente entendemos, CPO también es diferente, ya que no solo integra circuitos integrados electrónicos, sino que también integra circuitos integrados fotónicos, lo que requiere una unión híbrida mediante tecnologías como la COUPE de TSMC.
El problema radica en que, por un lado, las tecnologías de empaquetamiento avanzado mencionadas anteriormente presentan una gran complejidad de proceso; tanto NVIDIA como Broadcom dependen de la capacidad de TSMC, pero la capacidad es limitada. Además, también pueden existir obstáculos en el suministro de materiales como los optocopladores y equipos, equipos de unión híbrida, equipos de prueba y sustratos ABF.
Además, en la etapa actual, las tasas de rendimiento de las tecnologías de empaquetado avanzado mencionadas, especialmente la integración heterogénea, aún tienen un gran margen de mejora, lo que hace que los costos sean significativamente más altos que los de las soluciones intercambiables. Actualmente, TSMC está esforzándose por mejorar la tasa de rendimiento del empaquetado avanzado, pero aún se requiere cierto tiempo.
2. Problemas de inspección y mantenimiento
En comparación con las soluciones tradicionales intercambiables, que son “intercambiables” y por lo tanto fáciles de inspeccionar y mantener, el CPO es completamente diferente: sus módulos optoelectrónicos están directamente empaquetados junto con la sustrato, la interfaz e incluso los chips, lo que hace que la inspección y el mantenimiento sean significativamente más difíciles que en las soluciones tradicionales.
Pero estos problemas también se pueden resolver, por ejemplo, aumentando la tolerancia a errores en el diseño o implementando redundancias en la operación.
3. Problemas de gestión térmica
El paquete de alta densidad entre el motor de luz y el chip provoca un aumento de temperatura local significativo durante el funcionamiento, incluso superando el límite de tolerancia del láser, por lo que la gestión térmica también es un gran problema. Para resolver estos problemas, se necesita implementar soluciones de disipación de calor más eficientes, pero esto también implica costos adicionales.
4. Problemas de estandarización
Actualmente, NVIDIA, Broadcom y otras empresas están lanzando activamente sus propias soluciones completas e independientes de conmutadores CPO para ganar ventaja en el mercado. Sin embargo, aún no se ha establecido un estándar de la industria (estándares de interfaz, estándares de empaquetado, etc.), lo que dificulta que los eslabones de la cadena de suministro realicen investigación y desarrollo, producción y configuración sobre la base de un estándar unificado, constituyendo este un desafío clave para la comercialización.
En resumen, se puede ver que todos los problemas anteriores tienen soluciones, aunque dependen del desarrollo tecnológico, la creación de estándares, entre otros factores, lo cual requiere tiempo.
Por otro lado, en esencia, la tecnología CPO debe generar una ventaja en términos de costo total.
Entonces surge una pregunta: independientemente de la solución, el costo siempre es un factor clave, pero además de CPO, también existen otras rutas más avanzadas o más conservadoras en desarrollo; ¿cómo se relacionan entre sí? Aquí primero diferenciemos las distintas líneas tecnológicas.
04 Comparación de la hoja de ruta técnica
1. CPO
CPO, es decir, óptica empaquetada conjuntamente (Co-Packaged Optics), como se mencionó anteriormente, se refiere a la integración del motor óptico y el chip en la misma sustrato, donde el chip puede ser un chip de conmutación (ASIC) o chips de cómputo como GPU, pero generalmente se refiere al chip de conmutación.
2. NPO
NPO es Optics Near-Packaged, un nivel más básico que CPO, que aún no alcanza la escala de empaquetado en la misma placa base o interfaz, sino que solo se empaqueta en la misma placa PCB madre.
En China, empresas como Alibaba y Huawei están impulsando soluciones NPO, lo que puede verse más como un compromiso ante la falta de capacidad de empaquetamiento avanzado, pero que podría convertirse en la solución dominante en el mercado chino durante un cierto período, afectando en cierta medida la penetración de las soluciones de NVIDIA en el mercado chino.
Figura: Muestra de diferentes métodos de integración: (de arriba a abajo, método intercambiable, NPO, CPO (integrado en la sustrato del paquete), CPO (integrado en la interfaz), y OIO, que se mencionará a continuación)
Fuente: ASE, Dolphin Research
3. OIO
OIO (Optical I/O) puede considerarse una evolución de CPO; en este caso, no hay involucrados chips de conmutación, sino que se centra principalmente en los chips de cómputo, y se refiere a la integración del motor óptico con el chip de cómputo, incluso su combinación directa a nivel de chip, dirigida exclusivamente a escenarios dentro del gabinete.
Figura: Mostrando diferentes métodos de integración: intercambiable, CPO, OIO
Fuentes: TSMC, Openlight, Dolphin Research
Hablando de esto, volvamos a clarificar la arquitectura del centro de datos:
El centro de datos puede considerarse como varias partes interconectadas:
Los servidores están dedicados a tareas de cálculo y contienen chips de cómputo como GPU y CPU, así como memoria y discos duros.
El conmutador se encarga de la comunicación de red entre servidores y desde los servidores hacia el exterior, utilizando chips ASIC para realizar el intercambio de datos;
Además, existe el sistema de almacenamiento; en la arquitectura actual de los centros de datos, los dispositivos de almacenamiento se distribuyen principalmente en los nodos del servidor y se ubican dentro del servidor, integrados con él.
Con base en la arquitectura anterior, podemos imaginar los escenarios de aplicación de CPO. Sobre esta base, discutamos por qué CPO comenzó primero con los chips de conmutación.
Aquí hacemos una analogía del papel del conmutador: el conmutador puede verse como un intercambiador dentro del centro de datos; por lo tanto, se puede imaginar que la presión de ancho de banda para la transmisión de datos, la densidad de puertos y los cuellos de botella de consumo energético asociados son los más grandes, lo que hace que la demanda de CPO sea aún más urgente.
4. CPC
CPC, que significa interconexión de cobre empaquetada conjuntamente (Co-Packaged Copper), se refiere a la integración directa de conectores de cobre de alta velocidad en la sustrato del paquete.
La ventaja de costo de esta línea tecnológica es muy clara, pero aún no resuelve los cuellos de botella de ancho de banda y la atenuación del medio de cobre, por lo que sus aplicaciones son limitadas y pueden utilizarse parcialmente para conectar nodos GPU/CPU dentro de gabinetes con conmutadores y chips de almacenamiento. Actualmente, las soluciones de NVIDIA dentro de los gabinetes aún utilizan conexiones de cobre, pero en el futuro podrían migrar hacia interconexiones ópticas.
5. LPO
LPO, que significa Linear-Drive Pluggable Optics, es una versión más ligera de la óptica insertable que elimina los chips DSP/CDR internos y conserva y refuerza únicamente los chips analógicos Driver y TIA (cuyas funciones explicaremos más adelante), logrando una conducción directa de la señal.
En resumen, se elimina directamente el chip DSP de alto consumo de energía en el módulo óptico, renunciando a la corrección de errores de señal; al mismo tiempo, se refuerza el chip analógico, amplificando directamente la señal analógica, independientemente de su precisión, para que la señal eléctrica del ASIC del conmutador impulse directamente el láser.
Figura: Comparación esquemática entre el modelo tradicional y la estructura LPO
Fuente: Bryon Moyer, Semiconductor Engineering, Dolphin Research
Pero aquí también existe un problema, ya que las pistas de la PCB no se omiten (lo que causa atenuación de la señal), y al mismo tiempo se requiere una calidad de señal aún mayor, por lo que la transmisión a larga distancia sigue estando limitada. Además, cuando las velocidades alcanzan niveles superiores (más de 1.6 T), los problemas de integridad de la señal se vuelven especialmente pronunciados. Es decir, al simplificar la estructura, también se sacrifica rendimiento.
En resumen, podemos ver que, aunque existen soluciones intermedias como NPO, CPC y LPO, a medida que los centros de datos avanzan hacia tasas más altas y clusters más grandes, estas soluciones intermedias inevitablemente enfrentarán cuellos de botella; CPO es la próxima generación de tecnología que debe superarse.
6. ¿Qué es un conmutador de conmutación de circuitos ópticos (OCS) y amenaza la posición del CPO?
Al hablar de esto, inevitablemente se aborda el OCS (Optical Circuit Switch). La característica principal de este conmutador es que no realiza ninguna conversión óptico-eléctrica durante todo el proceso, sino que establece directamente un camino óptico físico mediante una matriz de conmutadores ópticos.
Figura: Solicitud de OCS
Fuente: Orbray, Dolphin Research
Se puede imaginar intuitivamente como compuesto por una fila de espejos (una matriz de microespejos) que pueden ajustar el ángulo de los espejos según las instrucciones para reflejar la luz en diferentes direcciones.
A primera vista, OCS transmite directamente la señal óptica, reemplazando el proceso tradicional de conversión óptico-eléctrico y eléctrico-óptico, lo que parece sugerir que con esta línea tecnológica no se necesitaría CPO (al menos no en la etapa del conmutador). Pero en realidad no es así.
Aquí revisamos cómo se construye la arquitectura de los conmutadores en un centro de datos:
(1) Dentro de la placa principal: Primero, sabemos que el cálculo más esencial dentro del centro de datos se realiza mediante GPU. Después de que la GPU completa el cálculo, los datos deben transferirse a la CPU, que los procesa y luego los envía a la tarjeta de red (que contiene ASIC), o bien la GPU puede transferirlos directamente a la tarjeta de red.
Entonces, los componentes anteriores pueden implementarse en una sola placa base, o al menos en un solo servidor.
(2) Dentro del gabinete: después, los datos deben transmitirse desde los servidores al conmutador del gabinete. Un gabinete puede tener múltiples servidores interconectados a alta velocidad, pero en la parte superior del gabinete debe haber un conmutador para comunicarse con el exterior y intercambiar datos entre el interior y el exterior del gabinete. Este conmutador se denomina conmutador ToR (Top of Rack).
Y todos los componentes anteriores se implementan dentro del mismo gabinete.
(3) Entre gabinetes: El centro de datos es un clúster compuesto por múltiples gabinetes; ¿cómo se gestionan las comunicaciones entre gabinetes? Aquí es donde entran en juego los switches Spine. Los switches Spine se encargan de gestionar las conexiones de alta velocidad entre todos los switches Leaf y hacia el exterior del centro de datos, actuando como el núcleo de toda la red de switches dentro del centro de datos.
Figura: Esquema de los switches Spine y Leaf en un centro de datos
Fuente: Bryon Moyer, Semiconductor Engineering, Dolphin Research
Y OCS se utiliza principalmente para reemplazar los switches Spine.
En primer lugar, los interruptores Spine son caros y consumen mucha energía, por lo que la necesidad de alternativas es más urgente.
En segundo lugar, la función de OCS es limitada; solo puede retransmitir señales (reflejar luz), como un espejo reflectante. Sin embargo, los conmutadores tradicionales tienen funciones más completas: necesitan desempaquetar los paquetes, examinar las direcciones IP y luego decidir hacia dónde enrutarlos. Por ejemplo, dado que OCS solo puede ejecutar instrucciones y carece de capacidad de decisión, en este caso solo es viable utilizarlo como conmutador Spine; pero si se desea reemplazar también los conmutadores Leaf, se necesitarían componentes adicionales para realizar la función de "procesamiento de paquetes", como una NIC inteligente (SmartNIC), lo que haría que esta arquitectura fuera más compleja y no necesariamente la mejor solución.
Mirándolo así, la arquitectura queda clara:
Aunque actualmente los switches de la ruta CPO, como el Quantum X800-Q3450 lanzado por NVIDIA y el Tomahawk 6 - Davisson lanzado por Broadcom, son todos switches Spine, y los switches OCS impulsados por Google también reemplazan los tradicionales switches Spine, existe una competencia directa entre ambos.
Pero en última instancia, aunque OCS tiene la posibilidad de reemplazar los interruptores Spine, más adelante, para volúmenes mayores, la conversión electroóptica entre el motor óptico y el chip ASIC en los interruptores Leaf, así como las conexiones entre placas base dentro del servidor (a través de ASIC de tarjeta de red o NVSwitch, entre otros), y las conexiones entre chips de cálculo en la placa base, y entre chips de cálculo y ASIC de tarjeta de red, aún requieren el uso de CPO. Por lo tanto, en el futuro, ambos serán más bien complementarios.
¿Qué etapas de la cadena de valor están involucradas?
(1) Primero, analicemos el principio y la arquitectura de CPO
CPO puede considerarse una versión mejorada del light engine, cuya función es realizar la conversión óptico-eléctrica, y que主要包括 las siguientes partes:
1. Sección de circuito fotónico
(1) Modulador: controla la intensidad de la luz y la señal para convertir la señal eléctrica (digital 0/1) en una señal óptica.
(2) Detector: It is a PD (Photodiode), which converts optical signals into electrical signals.
(3) Guía de onda: puede entenderse como una fibra óptica microscópica impresa dentro del chip.
2. Parte de circuito electrónico
(1) Driver: Amplifica la señal eléctrica débil enviada por el interruptor o el servidor para convertirla en una señal eléctrica capaz de controlar con precisión la emisión de luz del láser; por lo tanto, la siguiente etapa después del Driver es el modulador.
(2) TIA (amplificador de transimpedancia): amplifica y convierte la señal eléctrica extremadamente débil generada por el PD en una señal de voltaje adecuada para el procesamiento por circuitos posteriores; por lo tanto, el TIA es el siguiente componente después del PD.
3. La fuente de luz, es decir, el láser
El modulador por sí solo no emite luz, pero puede controlarla, por lo que se requiere un componente emisor de luz que lo acompañe, es decir, un láser.
Datos: Esquema de la estructura del motor de luz
Fuente: Zong ZeGuo et al., "Estudio del módulo transceptor de silicio fotónico 400G FR4", Dolphin Research
Además, hay dos componentes más:
4. DSP y CDR se utilizan ambos para reparar señales eléctricas. Uno compensa el daño físico de la señal eléctrica, y el otro extrae un reloj preciso de la señal dañada y reajusta la secuencia de datos; típicamente, los chips DSP integran la función CDR.
Al igual que el LPO, el CPO elimina el DSP de origen de alto consumo y alto costo del motor óptico. Sin embargo, en la solución CPO, algunas funciones del DSP se integran en el ASIC de conmutación, mientras que el LPO utiliza un chip analógico para amplificar la señal. Además, el CPO integra el CDR en el SerDes de alta velocidad.
¿Qué es una SerDes de alta velocidad? La SerDes de alta velocidad incluye el serializador Ser y el deserializador Des, ubicados dentro del chip ASIC, que respectivamente se utilizan para empaquetar datos paralelos internos del chip en flujos de datos seriales de alta velocidad, o para desempaquetar y reconstruir flujos de datos seriales de alta velocidad en múltiples datos paralelos de baja velocidad.
(2) Ahora veamos qué etapas involucra toda la cadena de valor de CPO:
1. Primero, el CPO en su conjunto
El módulo óptico en CPO incluye la parte del circuito fotónico y la parte del circuito electrónico mencionadas anteriormente, y el módulo óptico junto con el chip ASIC constituyen la parte principal del conmutador CPO. Primero, abordemos una pregunta clave: ¿quién hará este CPO?
Los módulos ópticos tradicionales, como módulos independientes compuestos por componentes ópticos, dispositivos discretos, etc., pueden ser proporcionados integralmente por fabricantes especializados, como los bien conocidos InnoLight, Eoptolink, Coherent; ¿qué pasa con el CPO? Obviamente, ya no pueden dominarlo.
Tendemos a pensar que la dirección del valor industrial bajo CPO será la siguiente:
(1) Fabricantes y plataformas de intercambio que dominan la tecnología clave: empresas que controlan plataformas de sistemas de centros de datos y fabricantes de chips de conmutación como NVIDIA/Google/Broadcom/Marvell para definir arquitecturas y estándares + vender productos completos;
(2) Fabricantes contratados: empresas como TSMC, UMC y Amkor para la fabricación de obleas, integración optoelectrónica y contratación de empaquetado avanzado;
(3) Proveedores aguas arriba: empresas como Coherent/Lumentum continúan produciendo y suministrando dispositivos optoelectrónicos.
(4) Fabricantes tradicionales de módulos ópticos: empresas como InnoLight y Eoptolink continúan ofreciendo módulos de motor óptico durante el período de transición, proporcionando soluciones intermedias como NPO y LPO, así como diseños CPO de compromiso basados en consideraciones de mantenibilidad.
2. Además del motor de luz principal de CPO, hay varios componentes que deben tenerse en cuenta
(1) Láser
CPO solo puede integrar componentes de conversión óptico-eléctrica; aún existe dificultad para integrar directamente los láseres, por lo que aún se requieren láseres externos. Al mismo tiempo, CPO aumenta significativamente los requisitos de potencia para los láseres (al menos 3 a 4 veces más), lo que también eleva considerablemente los requisitos de rendimiento y confiabilidad, aumentando así su valor.
Sin embargo, aquí existe una elección de ruta técnica:
1) Láser EML: ruta tradicional que integra el láser y el modulador; su ventaja es que es adecuado para comunicaciones de alta ancho de banda superior a 200G y larga distancia. Esta ruta está monopolizada por grandes empresas como Lumentum, II-VI (Coherent) y Sumitomo.
2) Láser CW: una ruta emergente que independiza completamente el láser, ofreciendo ventajas en costo y consumo de energía, y resultando más compatible con la futura ruta CPO. El suministro de láseres CW es relativamente flexible; empresas chinas como Yuanjie Technology, Shijia Photonics y Changguang Huaxin ya han logrado la producción en masa de productos de 70 mW/100 mW y han obtenido grandes pedidos.
Figura: Ilustración de las diferencias entre los láseres EML y CW
Fuente: Sumitomo Electric, Dolphin Research
A continuación, los cuatro componentes de fibra óptica que rara vez se utilizan en la ruta tradicional de módulos ópticos intercambiables:
(2) Unidad de matriz de fibra óptica (FAU, Fiber Array Unit): utilizada para instalar con precisión las fibras ópticas, logrando un alineamiento de alta precisión entre la fibra óptica y el guía de ondas.
Figura: Unidad de matriz de fibra
Fuente: Corning, Dolphin Research
(3) Fibra óptica de mantenimiento de polarización (PMF, Polarization Maintaining Fiber): es un tipo especial de fibra óptica diseñada para mantener invariable el estado de polarización de la onda luminosa.
(4) Caja de distribución de fibra (Fiber Shuffle): Utilizada para organizar fibras ópticas, permite reordenar la posición de las fibras en dispositivos de alta densidad complejos.
Figura: Ilustración de Fiber Shuffle
Fuente: Hyoptic, Dolphin Research
(5) Conector de fibra óptica (MPO, Multi-Fiber Push On): utilizado para conectar entre sí fibras ópticas multimodo.
Figura: Solicitud del puerto MPO
Fuente: Senko, US Conec, Dolphin Research
¿Por qué los módulos ópticos tradicionales rara vez utilizan los componentes mencionados anteriormente?
(1) En el modelo tradicional, la fibra óptica se inserta directamente en una interfaz estandarizada, pero en CPO, la fibra óptica debe acoplarse con alta precisión a los guías de onda en la superficie del chip óptico, por lo que se requiere un FAU;
(2) El modelo tradicional es una modulación directa, que no es sensible al estado de polarización de la onda óptica, y como anteriormente las fibras ópticas de polarización mantenida (PMF) tenían un costo extremadamente alto, no eran adecuadas para aplicaciones industriales; sin embargo, CPO utiliza un láser externo como fuente de luz, y el estado de polarización del láser causa grandes pérdidas de energía, por lo que se debe utilizar PMF;
(3) El modelo tradicional generalmente solo tiene dos fibras ópticas, una de transmisión y una de recepción, por lo que no se requieren conexiones de fibra complejas al backplane, por lo que se puede realizar manualmente sin necesidad de Fiber Shuffle; sin embargo, bajo CPO se debe utilizar necesariamente Fiber Shuffle;
(4) Del mismo modo, los módulos tradicionales no requieren muchas interfaces, pero bajo CPO, si se alcanza más de 400G, se necesitan ocho e incluso 16 fibras ópticas para transmisión paralela, y como el espacio en el panel es limitado, se requiere un conector multi-fibra como MPO.
Entonces, sobre el espacio del mercado y las oportunidades de inversión en los eslabones de la industria relacionados con CPO, los analizaremos en la siguiente parte.