CPO (Co-Packaged Optics) adalah teknologi transmisi optoelektronik yang mengintegrasikan mesin optik langsung ke substrat paket yang sama dengan chip, dapat diterapkan secara bersamaan pada koneksi antar-rak dan di dalam rak, menyelesaikan masalah bottleneck bandwidth, redaman sinyal, dan manajemen panas yang dihadapi pusat data tradisional. Seiring ledakan permintaan daya komputasi dari AI, infrastruktur jaringan tradisional sudah tidak mampu memenuhi kebutuhan bandwidth di era Agentic AI, menjadikan CPO sebagai arah terobosan. Perusahaan besar seperti NVIDIA dan Broadcom sedang secara aktif mendorong solusi switch CPO, namun saat ini masih menghadapi hambatan utama dalam proses packaging canggih, manajemen panas, pemeliharaan dan perbaikan, serta standardisasi. Dibandingkan dengan jalur teknologi lain seperti NPO, OIO, CPC, LPO, dan OCS, CPO adalah solusi generasi berikutnya yang harus diatasi, dan nilai industri akan terkonsentrasi pada produsen chip switch dan pabrikan packaging canggih.

Penulis artikel, sumber: Dolphin Research

Sejak kemunculan ChatGPT di akhir 2022, AI telah mendorong satu peluang industri semikonduktor super setelah lainnya, serta satu perusahaan bernilai triliunan dolar setelah lainnya, mulai dari daya komputasi (GPU), daya penyimpanan (penyimpanan), hingga daya pengendalian dan pengaturan (CPU).

Jika dalam infrastruktur AI masih ada satu sektor yang belum muncul sebagai "raksasa bernilai triliunan", maka yang paling diprioritaskan oleh Dolphin selanjutnya adalah super konektivitas di era AI. Jika kekuatan komputasi menyelesaikan masalah "kecerdasan" AI, dan kekuatan penyimpanan menyelesaikan masalah "daya ingat" AI, maka kekuatan transportasi harus menyelesaikan bagaimana membawa ingatan jangka panjang dan jangka pendek dengan kecepatan roket menuju pusat kecerdasan.

Atau menggunakan istilah dari AI Pope Huang Renxun, seiring dengan pelan-pelan teratasiinya bottleneck kekuatan komputasi dan memori, energi tetap menjadi tantangan berkelanjutan tingkat sepuluh, titik kunci berikutnya adalah koneksi jaringan berkecepatan tinggi di era AI, karena infrastruktur jaringan era cloud tradisional sama sekali tidak mampu memenuhi kebutuhan bandwidth untuk transmisi parameter model triliunan, Mixed Experts (MoE), dan aktivasi lokal di era Agentic AI.

Pada artikel ini, kita akan melanjutkan eksplorasi transmisi jaringan di era AI dengan fokus pada teknologi transmisi optoelektronik yang secara bertahap menggantikan transmisi jaringan AI—CPO. Penelitian Dolphin terhadap CPO dibagi menjadi:

Apa itu CPO, apakah benar-benar bisa menggantikan koneksi tembaga tradisional?

Kedua, apakah ia dapat sepenuhnya menggantikan modul optik dapat dicabut arus utama saat ini?

Tiga, di bawah tren ini, bagaimana pola persaingan antara perusahaan hulu dan hilir di industri ini akan berubah?

Dalam artikel ini, kami terlebih dahulu merangkum masalah dasar dalam rantai industri.

Berikut adalah analisis rinci

01 Apa itu CPO?

Dalam arsitektur pusat data tradisional, ada komponen penting yang disebut "modul optik", yang berfungsi mengubah sinyal cahaya yang ditransmisikan menjadi sinyal listrik untuk dikirim ke pusat data, atau mengubah sinyal listrik yang dihasilkan di dalam pusat data menjadi sinyal cahaya dan mengirimkannya ke serat optik, berperan sebagai "jembatan" dan "penerjemah" dalam transmisi data.

Dari segi fungsinya, arsitektur CPO (Co-Packaged Optics) mencakup fungsi modul optik tradisional, tetapi memiliki dua perbedaan jelas berikut:

1. Struktur berbeda

Modul cahaya tradisional dapat dicabut, penampilannya mirip dengan konektor kabel jaringan di rumah, tetapi CPO sama sekali berbeda: ia mengintegrasikan langsung mesin optik yang bertanggung jawab atas konversi optik-elektrik dan chip (terutama chip ASIC switch) pada substrat atau中介层 yang sama.

2. Aplikasi penggunaan berbeda

Modul optik biasanya diterapkan antar rak (yaitu Scale-out); sementara CPO dapat diterapkan baik antar rak maupun di dalam rak (Scale-up). Ketika diterapkan antar rak, CPO menggantikan modul optik tradisional; ketika diterapkan di dalam rak, CPO menggantikan koneksi tembaga yang saat ini dominan.

Grafik: Perbandingan skema mode dapat dicabut tradisional dengan solusi CPO

Sumber: GTC 2025, Dolphin Research

Kita dapat melihat bahwa baru-baru ini, baik NVIDIA maupun Broadcom sedang secara aktif mendorong solusi switch CPO mereka.

Lalu, mengapa teknologi CPO mendapatkan perhatian begitu besar? Karena permintaan akan daya komputasi di pusat data terus meningkat, kebutuhan akan bandwidth transmisi data di pusat data juga tumbuh secara eksponensial, dan pusat data sedang berkembang menuju arah kluster daya komputasi skala super besar, maka dalam proses ini, teknologi transmisi data tradisional lama akan menciptakan banyak hambatan:

1. Bottleneck bandwidth

Untuk skenario antar-rak, karena ruang panel switch tradisional terbatas dan ukuran modul optik dapat dicabut tradisional sulit diperkecil, jumlah port yang dapat disediakan oleh satu switch terbatas, sehingga tidak mampu mendukung permintaan bandwidth yang terus meningkat.

Modul saat ini mendukung bandwidth hingga 1,6 Tbps per modul, dengan satu panel switch mendukung hingga 51,2 Tbps. Di masa depan, kemungkinan akan dirilis modul 3,2 Tbps, dengan switch mendukung hingga 102,4 Tbps, yang hampir mencapai batas maksimum modul optik yang dapat dicabut.

2. Bottleneck integritas sinyal

Dalam skenario di dalam rak, seiring peningkatan laju transmisi, jika menggunakan kabel tembaga tradisional, sinyal listrik akan mengalami衰减 dan distorsi serius saat transmisi jarak jauh, dan jarak transmisi juga akan semakin terbatas.

Saat ini, kabel tembaga dapat mendukung bandwidth hingga 1,8 TB/s (seperti NVLink kabel tembaga dari NVIDIA), tetapi jaraknya dibatasi hingga kurang dari 2 meter, sementara kebutuhan bandwidth per GPU sedang menuju 3,6 TB/s.

3. Kendala pendinginan dan konsumsi daya

Seiring dengan peningkatan laju transmisi, konsumsi daya pada saluran komunikasi tradisional meningkat signifikan, sekaligus menimbulkan kesulitan dalam manajemen panas. Kita mengetahui bahwa saat ini pembangunan pusat data di Amerika Serikat menghadapi hambatan energi yang besar, sehingga masalah konsumsi daya akan membawa tekanan biaya yang signifikan.

CPO secara teoritis dapat secara efektif menyelesaikan beberapa masalah di atas, menurut NVIDIA, efisiensi daya dapat meningkat hingga 3,5 kali setelah menerapkan CPO.

02 Secara khusus, apa saja skenario transmisi data di pusat data?

Di sini kami memisahkan jalur teknologi transmisi data di pusat data untuk berbagai skenario dan tahapan:

Gambar: Contoh scale-out dan scale-up

Sumber: NADDOD, Dolphin Research

1. Scale-up, terutama melibatkan interkoneksi di dalam rak

Terutama melibatkan interkoneksi perangkat keras di dalam rak, terutama di dalam server, termasuk tetapi tidak terbatas pada interkoneksi antara CPU, GPU, kartu jaringan, memori DDR, dan hard drive.

Saat ini, koneksi bagian ini terutama menggunakan tembaga sebagai media utama, termasuk slot PCIe untuk menghubungkan CPU, GPU, dan kartu jaringan, serta slot memori (jalur tembaga PCB), kabel SATA, dan berbagai kabel tembaga lainnya. Sementara itu, CPO berpotensi menggantikan solusi utama saat ini.

2. Scale-out, terutama melibatkan koneksi antar rak

Terutama melibatkan koneksi antara rack atau server dan switch.

Bagian koneksi ini memerlukan cahaya sebagai media transmisi, dan saat ini solusi utama adalah serat optik dan modul optik yang dapat dicabut. Demikian pula, CPO merupakan tren penting dan berkembang lebih cepat daripada skenario di dalam rak.

3. Lebih lanjut, ada interkoneksi antar pusat data dan antara pusat data dengan eksternal, yang bukan fokus pembahasan artikel ini.

Dari perspektif strategi para pemain besar, CPO saat ini terutama ditujukan untuk skenario antar rak, tetapi di masa depan kemungkinan akan diterapkan dalam skenario di dalam rak.

03 CPO saat ini masih berada dalam tahap promosi awal, hambatan utama yang dihadapi adalah apa?

1. Kematangan teknologi packaging canggih

Dari segi teknologi dasar, CPO sama sekali berbeda dibandingkan solusi tradisional seperti modul optik yang dapat dicabut. Komponen optoelektronik tradisional secara teknis produksi tidak jauh berbeda dari komponen dan modul optoelektronik luas, tetapi CPO memerlukan pengemasan mesin optik ke substrat atau中介层, yang sebagian besar bergantung pada teknologi pengemasan canggih seperti CoWoS.

Sementara itu, dibandingkan dengan packaging canggih yang biasa kita pahami, CPO juga berbeda karena tidak hanya mengintegrasikan sirkuit terpadu elektronik, tetapi juga mengintegrasikan sirkuit terpadu fotonik, sehingga integrasi heterogen ini memerlukan pengikatan campuran melalui teknologi COUPE TSMC.

Masalahnya adalah, di satu sisi, teknologi packaging maju yang disebutkan di atas memiliki tingkat kesulitan proses yang sangat tinggi, baik NVIDIA maupun Broadcom bergantung pada kapasitas TSMC, tetapi kapasitasnya terbatas; selain itu, pasokan bahan-bahan seperti optocoupler dan peralatan, peralatan hybrid bonding, peralatan pengujian, serta substrat ABF juga dapat menghadapi hambatan;

Selain itu, pada tahap saat ini, teknologi packaging canggih tersebut, terutama heterogen integrasi, masih memiliki ruang besar untuk peningkatan tingkat produksi, sehingga biayanya jauh lebih tinggi dibandingkan solusi yang dapat dicabut. Saat ini, TSMC sedang berupaya meningkatkan tingkat produksi teknologi packaging canggih, tetapi masih memerlukan waktu tertentu.

2. Masalah perawatan dan pemeliharaan

Untuk solusi tradisional yang dapat dicabut, karena bersifat "dapat dicabut", perawatan dan pemeliharaannya sangat mudah. Namun, CPO sama sekali berbeda; modul optoelektroniknya secara langsung dipaketkan bersama substrat, interposer, bahkan chip, sehingga tingkat kesulitan perawatan dan pemeliharaannya jauh lebih besar dibandingkan solusi tradisional.

Namun, masalah-masalah di atas juga dapat diatasi, misalnya dengan meningkatkan tingkat toleransi kesalahan dalam desain, atau dengan merancang redundansi di tingkat operasional, dll.

3. Masalah manajemen panas

Pengemasan padat antara light engine dan chip menyebabkan peningkatan suhu lokal yang signifikan selama operasi, bahkan melebihi batas ketahanan laser, sehingga manajemen panas juga menjadi masalah besar. Untuk mengatasi masalah di atas, diperlukan solusi pendinginan yang lebih efisien, namun hal ini juga akan melibatkan biaya.

4. Masalah standarisasi

Saat ini, NVIDIA, Broadcom, dan perusahaan lainnya secara aktif meluncurkan solusi switch CPO mandiri dan lengkap mereka untuk merebut peluang pasar. Namun, standar industri (seperti standar antarmuka dan standar封装) belum terbentuk, sehingga sulit bagi pihak hulu dan hilir untuk melakukan riset, produksi, dan konfigurasi berdasarkan standar yang seragam—ini juga menjadi tantangan dalam promosi komersial.

Secara keseluruhan, dapat dilihat bahwa semua masalah di atas memiliki solusi, namun bergantung pada kematangan teknologi, pembuatan standar, dan sebagainya, yang semuanya memerlukan waktu.

Di sisi lain, pada dasarnya, teknologi CPO perlu membentuk keunggulan dalam biaya keseluruhan.

Maka ini menimbulkan pertanyaan: terlepas dari solusi apa pun, biaya selalu menjadi faktor pertimbangan utama, tetapi selain CPO, ada juga jalur yang lebih maju atau lebih konservatif yang sedang dikembangkan, bagaimana hubungan antara mereka? Di sini kita terlebih dahulu membedakan perbedaan antara berbagai jalur teknologi.

04 Perbandingan Jalur Teknis

1. CPO

CPO yang kita bahas, yaitu Co-Packaged Optics, seperti yang telah dijelaskan sebelumnya, merujuk pada pengemasan mesin optik dan chip pada substrat yang sama, di mana chip tersebut bisa berupa switch chip (ASIC) atau chip komputasi lain seperti GPU, tetapi biasanya merujuk pada switch chip.

2. NPO

NPO adalah Near-Packaged Optics, yang sedikit lebih awal daripada CPO, belum mencapai skala封装 pada substrat atau中介层 yang sama, tetapi hanya封装 pada papan PCB induk yang sama.

Di Tiongkok, perusahaan seperti Alibaba dan Huawei sedang mendorong solusi NPO, yang lebih dapat dilihat sebagai kompromi akibat kurangnya kapasitas packaging canggih, tetapi mungkin menjadi solusi dominan di pasar Tiongkok dalam jangka waktu tertentu, yang secara一定程度 memengaruhi penetrasi solusi NVIDIA di pasar Tiongkok.

Gambar: Menampilkan berbagai metode integrasi: (dari atas ke bawah masing-masing adalah metode plug-in, NPO, CPO (terintegrasi pada substrate paket), CPO (terintegrasi pada interposer), dan OIO yang akan dibahas di bawah ini)

Sumber: ASE, Dolphin Research

3. OIO

OIO (Optical I/O) dapat dianggap sebagai evolusi dari CPO, di mana tidak ada lagi peran chip switching, melainkan berfokus pada chip komputasi, yaitu menggabungkan optical engine dengan chip komputasi dalam satu paket, bahkan secara langsung di tingkat chip, yang ditujukan sepenuhnya untuk skenario di dalam rak.

Gambar: Menampilkan berbagai metode integrasi: plug-and-play, CPO, OIO

Sumber: TSMC, Openlight, Dolphin Research

Dalam hal ini, mari kita klarifikasi lagi arsitektur pusat data:

Pusat data dapat dianggap sebagai beberapa bagian yang saling terhubung:

Server difokuskan pada tugas komputasi, dilengkapi dengan chip komputasi seperti GPU dan CPU, memori, hard disk, dll.;

Switch bertanggung jawab atas komunikasi jaringan antar server dan dari server ke luar, melakukan pertukaran data melalui chip ASIC;

Selain itu, ada sistem penyimpanan, di mana dalam arsitektur pusat data utama saat ini, penyimpanan terutama tersebar di node server dan ditempatkan di dalam server, terintegrasi dengan server.

Berdasarkan arsitektur di atas, kita dapat membayangkan skenario penerapan CPO. Lalu, berdasarkan hal ini, mari kita bahas mengapa CPO pertama kali dimulai dari chip pertukaran?

Di sini kita membuat analogi tentang peran switch—switch dapat dianggap sebagai jalan layang di dalam pusat data, sehingga dapat dibayangkan bahwa tekanan bandwidth transmisi data, kepadatan port, serta bottleneck konsumsi daya yang menyertainya adalah yang terbesar, sehingga kebutuhan akan CPO pun lebih mendesak.

4. CPC

CPC, Co-Packaged Copper, merujuk pada integrasi langsung konektor tembaga berkecepatan tinggi pada substrat paket.

Keunggulan biaya dari jalur teknologi ini sangat jelas, tetapi masih tidak dapat menyelesaikan masalah bottleneck bandwidth dan redaman pada media tembaga, sehingga aplikasinya terbatas dan dapat digunakan sebagian untuk menghubungkan node GPU/CPU, switch, dan chip penyimpanan di dalam kabinet. Saat ini, solusi kabinet NVIDIA masih menggunakan koneksi tembaga, tetapi di masa depan kemungkinan akan beralih ke interkoneksi optik.

5. LPO

LPO, atau Linear-Drive Pluggable Optics, adalah versi ringkas dari optik dapat dicabut yang menghilangkan chip DSP/CDR internal, hanya mempertahankan dan memperkuat chip analog Driver dan TIA (fungsi komponen-komponen ini akan kita bahas nanti), untuk mencapai drive sinyal langsung.

Dengan kata lain, langsung menghilangkan chip DSP yang boros daya dari modul optik dan meninggalkan koreksi sinyal; sambil memperkuat chip analog, sehingga meskipun sinyal tidak akurat, sinyal listrik dari switch ASIC dapat langsung masuk dan mendorong laser melalui penguatan analog.

Grafik: Perbandingan skema model tradisional dengan struktur LPO

Sumber: Bryon Moyer, Semiconductor Engineering, Dolphin Research

Namun, di sini juga ada masalah, karena jalur PCB tidak dihilangkan (akan menyebabkan redaman sinyal), sekaligus persyaratan kualitas sinyal lebih tinggi, sehingga transmisi jarak jauh tetap terbatas, dan ketika kecepatan mencapai dimensi lebih tinggi (di atas 1,6T), masalah integritas sinyal akan menjadi sangat menonjol. Artinya, sambil menyederhanakan struktur, kinerja juga akan mengalami kompromi.

Dari uraian di atas, kita dapat melihat bahwa meskipun ada kompromi seperti NPO, CPC, dan LPO, seiring dengan perpindahan pusat data menuju kecepatan lebih tinggi dan klaster yang lebih besar, solusi-solusi kompromi ini pada akhirnya akan menghadapi batasan, dan CPO adalah solusi generasi berikutnya yang harus diatasi.

6. Apa itu Optical Circuit Switch (OCS), dan apakah ini mengancam posisi CPO?

Dalam hal ini, tidak dapat dihindari untuk membahas OCS (Optical Circuit Switch). Karakteristik utama dari switch OCS adalah tidak ada konversi optoelektronik selama prosesnya, melainkan membangun jalur optik fisik secara langsung di domain optik melalui matriks saklar optik.

Gambar: Skema OCS

Sumber: Orbray, Dolphin Research

Secara intuitif, dapat dibayangkan sebagai susunan cermin (array mikromirror) yang dapat menyesuaikan sudut cermin sesuai perintah untuk memantulkan cahaya ke arah yang berbeda.

Secara tampak, OCS secara langsung meneruskan sinyal cahaya, menggantikan proses konversi optik-ke-elektrik dan elektrik-ke-optik pada switch tradisional, sehingga tampaknya teknologi ini tidak memerlukan CPO (setidaknya tidak pada tahap switch). Namun, kenyataannya tidak demikian.

Di sini kita rangkum bagaimana arsitektur switch dibangun di pusat data:

(1) Di dalam motherboard: Pertama, kita tahu bahwa komputasi paling inti di pusat data dilakukan melalui GPU. Setelah komputasi GPU selesai, data perlu dikirimkan ke CPU, yang kemudian memprosesnya sebelum mengirimkannya ke kartu jaringan (yang berisi ASIC), atau GPU dapat langsung mengirimkan data ke kartu jaringan.

Maka tahapan-tahapan di atas dapat diimplementasikan pada satu papan induk, atau setidaknya pada satu server.

(2) Di dalam rak: Setelah itu, data harus dikirim dari server ke switch di dalam rak. Satu rak dapat memiliki beberapa server yang saling terhubung dengan kecepatan tinggi, tetapi di atas rak harus ada satu switch yang berfungsi untuk berkomunikasi dengan eksternal, melakukan pertukaran data antara data di dalam rak dan data eksternal. Switch ini disebut switch ToR (Top of Rack).

Dan tahapan di atas dilakukan dalam satu rak yang sama.

(3) Antara rak: Pusat data terdiri dari kumpulan rak-rak, bagaimana komunikasi antar rak diatur? Di sinilah peran spine switch muncul. Spine switch bertanggung jawab mengelola koneksi berkecepatan tinggi antara semua leaf switch, serta ke luar pusat data; ia merupakan pusat dari seluruh jaringan switch di dalam pusat data.

Gambar: Skema Spine switch dan Leaf switch di pusat data

Sumber: Bryon Moyer, Semiconductor Engineering, Dolphin Research

Sedangkan OCS terutama digunakan untuk menggantikan switch Spine.

Pertama, switch Spine memiliki harga tinggi dan konsumsi daya tinggi, sehingga kebutuhan akan alternatif paling mendesak.

Selanjutnya, fungsi OCS terbatas; ia hanya dapat meneruskan sinyal (memantulkan cahaya), seperti cermin reflektif. Namun, switch tradisional memiliki fungsi yang lebih lengkap, karena ia perlu membongkar paket, memeriksa alamat IP, lalu menentukan arah penerusan. Misalnya, karena OCS hanya dapat menjalankan perintah tanpa kemampuan penilaian, dalam kasus ini, penggunaannya hanya sebagai switch Spine adalah可行, tetapi jika ingin menggantikan switch Leaf juga, maka komponen tambahan diperlukan untuk menjalankan fungsi "pengolahan paket", seperti SmartNIC, sehingga arsitektur ini menjadi lebih kompleks dan belum tentu merupakan solusi terbaik.

Dari pandangan ini, arsitekturnya menjadi sangat jelas:

Meskipun pada tahap saat ini, switch CPO yang diperkenalkan oleh NVIDIA seperti Quantum X800-Q3450 dan Broadcom seperti Tomahawk 6 - Davisson semuanya merupakan Spine switch, dan Google yang mendorong switch OCS juga menggantikan Spine switch tradisional, keduanya memang memiliki hubungan persaingan langsung.

Namun, secara keseluruhan, meskipun OCS berpeluang menggantikan switch Spine, langkah selanjutnya untuk volume yang lebih besar—seperti konversi elektro-optik antara optical engine dan ASIC chip pada switch Leaf, koneksi antar motherboard di dalam server (melalui NIC ASIC atau NVSwitch), hingga koneksi antar chip komputasi di motherboard dan antara chip komputasi dengan NIC ASIC—tetap memerlukan CPO. Oleh karena itu, di masa depan, keduanya lebih merupakan hubungan saling melengkapi.

05 Apa saja tahapan industri yang terlibat?

(1) Pertama, kita akan menganalisis prinsip dan arsitektur CPO

CPO dapat dianggap sebagai versi peningkatan dari optical engine, yang berfungsi untuk melakukan konversi optoelektrik, dan terutama terdiri dari beberapa bagian berikut:

1. Bagian sirkuit foton

(1) Modulator: Mengubah sinyal listrik (angka 0/1) menjadi sinyal cahaya dengan mengontrol intensitas cahaya dan sinyal.

(2) Detektor: adalah PD (Photodiode, dioda foton), yang mengubah sinyal cahaya menjadi sinyal listrik.

(3) Waveguide: Dapat dipahami sebagai serat optik mikro yang dicetak di dalam chip.

2. Bagian sirkuit elektronik

(1) Driver: Memperkuat sinyal listrik lemah yang berasal dari switch atau server menjadi sinyal listrik yang dapat mengontrol laser dengan tepat, sehingga tahap berikutnya dari driver adalah modulator.

(2) TIA (Transimpedance Amplifier): Memperkuat dan mengubah sinyal listrik yang sangat lemah yang dihasilkan oleh PD menjadi sinyal tegangan yang dapat diproses oleh rangkaian berikutnya, sehingga TIA merupakan tahap berikutnya setelah PD.

3. Sumber cahaya, yaitu laser

Modulator sendiri tidak dapat memancarkan cahaya, tetapi ia dapat mengontrol cahaya, sehingga diperlukan komponen yang memancarkan cahaya untuk bekerja sama dengannya, yaitu laser.

Diagram struktur light engine

Sumber: Zong Ze Guo dkk., "Penelitian Modul Transceiver Silikon Fotonic 400G FR4", Dolphin Research

Selain itu, ada dua komponen lainnya:

4. DSP dan CDR keduanya digunakan untuk memperbaiki sinyal listrik. Satu digunakan untuk mengkompensasi kerusakan fisik sinyal listrik, sementara yang lain digunakan untuk mengekstrak jam yang tepat dari sinyal yang rusak dan menyusun ulang urutan data, di mana chip DSP biasanya mengintegrasikan fungsi CDR.

Satu kesamaan antara CPO dan LPO adalah keduanya menghilangkan DSP yang berkonsumsi daya tinggi, berbiaya tinggi, dan bersumber latensi dari光引擎. Namun, dalam solusi CPO, sebagian fungsi DSP diintegrasikan ke dalam ASIC pertukaran, sedangkan LPO menggunakan solusi penguatan chip analog untuk sinyal keras. Selain itu, CPO juga mengintegrasikan CDR ke dalam SerDes kecepatan tinggi.

Lalu apa itu SerDes berkecepatan tinggi? SerDes berkecepatan tinggi mencakup Ser (serializer) dan Des (deserializer), yang berada di dalam chip ASIC, masing-masing digunakan untuk mengemas data paralel di dalam chip menjadi aliran data serial berkecepatan tinggi, atau membongkar dan merekonstruksi aliran data serial berkecepatan tinggi menjadi beberapa jalur data paralel berkecepatan rendah.

(2) Lihat lagi seluruh rantai pasokan CPO yang melibatkan tahapan-tahapan apa:

1. Pertama, keseluruhan CPO

Di dalam CPO, mesin cahaya mencakup bagian sirkuit fotonik dan sirkuit elektronik yang disebutkan di atas, kemudian mesin cahaya bersama dengan chip ASIC membentuk bagian utama switch CPO. Pertama-tama, mari bahas masalah inti: siapa yang akan membuat CPO ini?

Modul optik tradisional, yang terdiri dari komponen optik, perangkat diskret, dll., dapat disediakan secara lengkap oleh produsen spesialis, seperti InnoLight, Eoptolink, Coherent yang sudah kita kenal, lalu bagaimana dengan CPO? Jelas tidak mungkin lagi dikuasai oleh mereka.

Kami cenderung berpendapat bahwa arah nilai industri di bawah CPO akan seperti ini:

(1) Produsen dan platform pertukaran yang menguasai teknologi inti: pihak-pihak yang menguasai platform sistem pusat data dan produsen chip pertukaran seperti NVIDIA/Google/Broadcom/Marvell untuk menentukan arsitektur dan standar serta menjual produk lengkap;

(2) Pabrik kontrak: TSMC/Advanced Semiconductor Engineering/Amkor melakukan produksi wafer/integrasi fotonik/layanan pengepakan canggih;

(3) Pemasok hulu: Pabrik perangkat Coherent/Lumentum terus memproduksi dan memasok perangkat optoelektronik.

(4) Produsen modul optik tradisional: Zhongji Xuchuang/Xinyisheng, dll., selama masa transisi menyediakan solusi perantara seperti NPO dan LPO, serta desain CPO kompromi yang mempertimbangkan kemudahan pemeliharaan, tetap menyediakan modul mesin optik.

2. Selain mesin cahaya inti CPO, ada beberapa komponen lain yang perlu diperhatikan

(1) Laser

CPO hanya dapat mengintegrasikan komponen konversi optoelektronik; integrasi langsung laser masih sulit, sehingga masih memerlukan laser eksternal. Seiring itu, persyaratan daya laser untuk CPO meningkat secara signifikan (setidaknya meningkat 3-4 kali lipat), sehingga persyaratan kinerja dan keandalan juga meningkat drastis, yang berarti nilai tambahnya akan meningkat secara signifikan.

Namun, di sini ada pilihan jalur teknis:

1) EML laser: Jalur tradisional, yang mengintegrasikan laser dan modulator, dengan keunggulan cocok untuk komunikasi bandwidth tinggi di atas 200G dan jarak jauh. Jalur ini dikuasai oleh perusahaan besar seperti Lumentum, II-VI (Coherent), dan Sumitomo.

2) Laser CW: Jalur baru yang mengisolasi sepenuhnya laser, menawarkan keunggulan dalam biaya dan konsumsi daya, serta lebih sesuai dengan jalur CPO masa depan. Pasokan laser CW relatif fleksibel, dengan produsen Tiongkok seperti Yuanjie Technology, Shijia Photonics, dan Changguang Huaxin telah mencapai produksi massal produk 70mW/100mW dan memperoleh pesanan besar.

Grafik: Perbedaan antara EML dan laser CW

Sumber: Sumitomo Electric, Dolphin Research

Berikutnya adalah empat komponen serat optik yang jarang digunakan dalam jalur modul optik yang dapat dicabut tradisional:

(2) Unit Array Serat Optik (FAU, Fiber Array Unit): Digunakan untuk memasang serat optik secara tepat guna mencapai penyelarasan presisi tinggi antara serat optik dan waveguide.

Gambar: Fiber Array Unit

Sumber: Corning, Dolphin Research

(3) Fiber pemelihara polarisasi (PMF, Polarization Maintaining Fiber): adalah serat khusus yang digunakan untuk menjaga keadaan polarisasi cahaya tetap.

(4) Fiber Shuffle: Digunakan untuk menyusun serat optik, memungkinkan urutan posisi serat optik di perangkat padat yang kompleks untuk diatur ulang.

Gambar: Ilustrasi Fiber Shuffle

Sumber: Hyoptic, Dolphin Research

(5) Konektor serat optik (MPO, Multi-Fiber Push On): Digunakan untuk menghubungkan serat optik multi-inti.

Gambar: Ilustrasi port MPO

Sumber: Senko, US Conec, Dolphin Research

Mengapa modul cahaya tradisional jarang menggunakan komponen-komponen di atas?

(1) Dalam model tradisional, serat optik langsung dimasukkan ke dalam antarmuka standar, tetapi dalam CPO, serat optik perlu dikopel secara presisi tinggi dengan waveguide di permukaan chip optik, sehingga memerlukan FAU;

(2) Mode tradisional adalah modulasi langsung, yang tidak sensitif terhadap keadaan polarisasi cahaya, dan sebelumnya biaya serat pemeliharaan polarisasi (PMF) sangat tinggi, sehingga kurang cocok untuk aplikasi industri, tetapi CPO menggunakan sumber cahaya dari laser eksternal, di mana keadaan polarisasi laser menyebabkan kerugian energi besar, sehingga PMF harus digunakan;

(3) Mode tradisional biasanya hanya memiliki dua serat optik, satu untuk transmisi dan satu untuk penerimaan, tanpa serat optik yang rumit yang perlu dihubungkan ke papan belakang, sehingga operasi manual sudah cukup dan tidak memerlukan Fiber Shuffle, tetapi di bawah CPO, Fiber Shuffle harus digunakan;

(4) Demikian pula, modul tradisional tidak memerlukan banyak antarmuka, tetapi di bawah CPO, jika mencapai lebih dari 400G, diperlukan delapan bahkan 16 serat optik untuk transmisi paralel, sementara ruang panel terbatas, sehingga diperlukan konektor multi-inti seperti MPO.

Untuk ruang pasar dan peluang investasi dalam tahapan industri yang terkait dengan CPO, kami akan menganalisisnya di artikel berikutnya.