CPO (Co-Packaged Optics) é uma tecnologia de transmissão optoeletrônica que integra diretamente o motor óptico e o chip no mesmo substrato de encapsulamento, podendo ser aplicada tanto em interconexões entre gabinetes quanto dentro de gabinetes, resolvendo os problemas de gargalo de largura de banda, atenuação de sinal e dissipação de calor enfrentados pelos data centers tradicionais. Com a explosão da demanda por poder de processamento impulsionada pela IA, a infraestrutura de rede tradicional já não consegue atender às necessidades de largura de banda da era da IA Agentic, tornando o CPO uma direção crucial para superação. Gigantes como NVIDIA e Broadcom estão ativamente promovendo soluções de switches CPO, mas atualmente enfrentam desafios principais relacionados a processos avançados de encapsulamento, gerenciamento térmico, manutenção e padronização. Em comparação com outras linhas tecnológicas como NPO, OIO, CPC, LPO e OCS, o CPO é a próxima geração de solução que precisa ser superada, e o valor da indústria tenderá a se concentrar nos fabricantes de chips de switching e nas empresas de encapsulamento avançado.

Autor do artigo, fonte: Dolphin Research

Desde o lançamento do ChatGPT no final de 2022, a IA impulsionou uma série de oportunidades superiores na indústria de semicondutores, bem como uma série de empresas com valor de mercado de trilhões de dólares, desde capacidade de processamento (GPU), capacidade de armazenamento (armazenamento) até coordenação e controle (CPU).

Se, na infraestrutura de IA, ainda houver um segmento aguardando a emergência de um “rei explosivo” com capitalização de trilhões, o Delfim considera que o superconector da era da IA é o mais promissor. Se a capacidade de processamento resolveu o problema da “inteligência” da IA e a capacidade de armazenamento resolveu o problema da “memória” da IA, então a capacidade de transporte precisa resolver como levar as memórias de curto e longo prazo até o centro de processamento com velocidade de foguete.

Ou, usando a frase do papa da IA, Jensen Huang, à medida que as limitações de poder de computação e memória são gradualmente superadas, a energia continua sendo uma dificuldade constante no nível do décimo ano. O próximo gargalo central será a interconexão de alta velocidade da rede na era da IA, pois a infraestrutura de rede da era da nuvem tradicional é totalmente incapaz de atender à demanda por largura de banda gerada por trilhões de parâmetros de modelo, especialistas mistos (MoE) e ativação localizada na era da IA Agentic.

Neste artigo, continuaremos a explorar a transmissão de rede na era da IA, com foco na tecnologia de transmissão optoeletrônica CPO, que está sendo gradualmente adotada para acelerar a transmissão de redes de IA. O estudo do Golfinho sobre CPO é dividido em:

I. O que é CPO, e ele realmente pode substituir as conexões de cobre tradicionais?

Dois, ele pode substituir completamente os módulos ópticos intercambiáveis atuais dominantes?

Três: Sob esta tendência, como a dinâmica competitiva entre as empresas da cadeia de suprimentos upstream e downstream mudará?

Neste artigo, primeiro faremos um levantamento dos problemas básicos da cadeia de valor.

Aqui está a análise detalhada

01 O que é CPO?

Na arquitetura tradicional de data centers, há um componente importante chamado "módulo óptico", cuja função é converter o sinal óptico recebido pela fibra em sinal elétrico para transmissão ao data center, ou converter o sinal elétrico gerado dentro do data center em sinal óptico para transmissão pela fibra, atuando como uma "ponte" e "tradutor" na transmissão de dados.

Do ponto de vista funcional, a arquitetura CPO (co-packaged optics) inclui as funções dos módulos ópticos tradicionais, mas apresenta duas diferenças evidentes:

1. Estrutura diferente

Os módulos ópticos tradicionais são plugáveis e, à primeira vista, parecem-se com os conectores de cabo de rede em casa; no entanto, o CPO é totalmente diferente, pois integra diretamente o motor óptico responsável pela conversão óptico-elétrica e o chip (principalmente o chip ASIC do switch) sobre o mesmo substrato ou intermediário de embalagem.

2. Diferentes cenários de aplicação

Os módulos ópticos são geralmente aplicados entre gabinetes (ou seja, Scale-out); já o CPO pode ser aplicado tanto entre gabinetes quanto dentro de gabinetes (Scale-up). Quando aplicado entre gabinetes, substitui os módulos ópticos tradicionais; quando aplicado dentro de gabinetes, substitui as conexões de cobre atualmente dominantes.

Figura: Comparação entre o modelo tradicional plugável e a solução CPO

Fonte: GTC 2025, Dolphin Research

Podemos ver que, recentemente, tanto NVIDIA quanto Broadcom estão impulsionando ativamente suas soluções de switch CPO.

Por que a tecnologia CPO está recebendo tanta atenção? Porque a demanda por capacidade de processamento em data centers continua a aumentar, a demanda por largura de banda para transmissão de dados também está crescendo exponencialmente, e os data centers estão evoluindo em direção a clusters de computação em escala ultramassiva; nesse processo, as antigas tecnologias tradicionais de transmissão de dados criam diversos obstáculos:

1. Gargalo de largura de banda

Para cenários entre gabinetes, como o espaço disponível nos painéis de switches tradicionais é limitado e os módulos ópticos removíveis tradicionais são difíceis de reduzir em tamanho, o número de portas que um único switch pode fornecer é restrito, não conseguindo atender às demandas cada vez maiores de largura de banda.

Atualmente, o módulo plugável suporta até 1,6 Tbps de largura de banda por módulo, e um único painel de comutador pode suportar até 51,2 Tbps de largura de banda. Futuramente, poderá ser lançado um módulo de 3,2 Tbps, com o comutador suportando até 102,4 Tbps, o que quase atinge o limite dos módulos ópticos plugáveis.

2. Gargalo de integridade do sinal

Em cenários dentro de gabinetes, à medida que a taxa de transmissão aumenta, o uso de cabos de cobre tradicionais enfrenta severa atenuação e distorção do sinal elétrico em longas distâncias, além de limitações cada vez maiores na distância de transmissão.

Atualmente, os cabos de cobre podem suportar até 1,8 TB/s de largura de banda (como os cabos NVLink da NVIDIA), mas a distância é estritamente limitada a menos de 2 metros, enquanto a demanda por largura de banda por GPU individual está avançando em direção a 3,6 TB/s.

3. Limitações de dissipação de calor e consumo de energia

Com o aumento da taxa de transmissão, o consumo de energia das linhas de comunicação tradicionais aumenta significativamente, e o gerenciamento térmico também se torna cada vez mais desafiador. Sabemos que a construção de data centers nos Estados Unidos enfrenta grandes obstáculos energéticos, portanto, o problema do consumo de energia trará pressão significativa sobre os custos.

CPO teoricamente pode resolver bem os problemas mencionados acima; segundo a NVIDIA, a aplicação do CPO pode aumentar a eficiência energética em 3,5 vezes.

02 Especificamente, quais são os cenários de transmissão de dados em data centers?

Aqui, dividimos as rotas tecnológicas de transmissão de dados no data center em diferentes cenários e etapas:

Figura: Exemplos de scale-out e scale-up

Fonte: NADDOD, Dolphin Research

1. Escalonamento, envolve principalmente a interconexão dentro do gabinete

Envolve principalmente a interconexão de hardware dentro do gabinete, especialmente entre servidores, incluindo, mas não se limitando a, conexões entre CPU, GPU, placas de rede, memória DDR e discos rígidos.

Atualmente, esta parte da conexão utiliza principalmente cobre como meio de conexão, incluindo slots PCIe para conexão de CPU, GPU e placas de rede, bem como slots de memória (trilhas de cobre no PCB), cabos SATA e diversos outros cabos de cobre. A CPO pode revolucionar a solução dominante atual.

2. Escalabilidade horizontal, principalmente envolvendo interconexão entre gabinetes

Envolve principalmente a interconexão entre gabinetes ou servidores e switches.

Essa parte da conexão requer a luz como meio de transmissão, e atualmente as principais soluções são fibras ópticas e módulos ópticos removíveis. Da mesma forma, o CPO é uma importante tendência de desenvolvimento e está avançando mais rapidamente do que nos cenários dentro do gabinete.

3. Além disso, há a interconexão entre centros de dados e entre centros de dados e o exterior, que não é o foco deste artigo.

Do ponto de vista do posicionamento dos grandes players, atualmente o CPO é principalmente voltado para cenários entre gabinetes, mas no futuro pode se expandir para cenários dentro dos gabinetes.

03 CPO ainda está na fase inicial de promoção; qual é o principal gargalo enfrentado?

1. Madurez da tecnologia de empacotamento avançado

Do ponto de vista da tecnologia subjacente, o CPO é totalmente diferente de soluções tradicionais, como módulos ópticos plugáveis. Os componentes optoeletrônicos tradicionais não diferem muito, em termos de tecnologia de produção, de outros componentes e módulos optoeletrônicos em sentido amplo, mas o CPO exige o empacotamento do motor óptico em uma placa ou intermediário, dependendo principalmente de tecnologias avançadas de empacotamento, como CoWoS.

Ao mesmo tempo, em comparação com o empacotamento avançado que normalmente entendemos, o CPO também é diferente, pois não apenas integra circuitos integrados eletrônicos, mas também integra circuitos integrados fotônicos, exigindo essa integração heterogênea por meio de técnicas como a mistura de ligação da tecnologia COUPE da TSMC.

O problema é que, por um lado, as técnicas avançadas de empacotamento mencionadas acima apresentam grande complexidade tecnológica, e tanto a NVIDIA quanto a Broadcom dependem da capacidade da TSMC, mas a capacidade é limitada; além disso, pode haver obstáculos no fornecimento de materiais como optocopladores e equipamentos, equipamentos de ligação híbrida, equipamentos de teste e substratos ABF.

Além disso, atualmente, as taxas de rendimento da produção das tecnologias avançadas de empacotamento mencionadas acima, especialmente a integração heterogênea, ainda têm grande potencial de melhoria, resultando em custos significativamente mais altos em comparação com soluções plugáveis. Atualmente, a TSMC está se esforçando para aumentar a taxa de rendimento das tecnologias avançadas de empacotamento, mas ainda é necessário algum tempo.

2. Problemas de inspeção e manutenção

Para soluções tradicionais plugáveis, como são “plugáveis”, a inspeção e manutenção são convenientes. No entanto, o CPO é totalmente diferente, pois seus módulos fotoelétricos são diretamente encapsulados com a placa base, o intermediário e até mesmo o chip, tornando a inspeção e manutenção significativamente mais difíceis do que nas soluções tradicionais.

Mas esses problemas acima também podem ser resolvidos, por exemplo, aumentando a tolerância a erros no design ou implementando redundâncias na operação.

3. Problemas de gerenciamento térmico

O empacotamento de alta densidade entre o light engine e o chip causa aquecimento local significativo durante a operação, chegando até a exceder o limite de tolerância do laser; portanto, o gerenciamento térmico também é um grande desafio. Para resolver esses problemas, é necessário implementar soluções de refrigeração mais eficientes, mas isso também envolve custos adicionais.

4. Questões de padronização

Atualmente, empresas como NVIDIA e Broadcom estão ativamente lançando suas próprias soluções completas e independentes de switches CPO para ganhar vantagem no mercado. No entanto, os padrões da indústria (padrões de interface, padrões de embalagem, etc.) ainda não foram estabelecidos, o que dificulta o desenvolvimento, a produção e a configuração unificadas ao longo da cadeia de suprimentos — este é exatamente o desafio na promoção comercial.

Em resumo, pode-se ver que todas as questões acima têm soluções, mas dependem da maturação da tecnologia, da criação de padrões, entre outros fatores, o que exige tempo.

Por outro lado, fundamentalmente, a tecnologia CPO precisa alcançar vantagem em termos de custo total.

Isso levanta uma questão: independentemente da solução escolhida, o custo é sempre um fator central, mas, além do CPO, outras rotas mais avançadas ou mais conservadoras também estão em desenvolvimento — como elas se relacionam entre si? Aqui, vamos primeiro distinguir as diferenças entre as diferentes abordagens tecnológicas.

04 Comparação das rotas técnicas

1. CPO

O CPO, ou óptica co-empacotada (Co-Packaged Optics), discutido acima, refere-se à integração do motor óptico e do chip no mesmo substrato, onde o chip pode ser um chip de comutação (ASIC) ou chips de computação como GPU, mas geralmente se refere ao chip de comutação.

2. NPO

NPO é Optics Near-Packaged, um pouco menos avançado que CPO, ainda não alcançando a escala de empacotamento no mesmo substrate ou intermediário, mas apenas empacotado no mesmo substrato PCB.

Na China, empresas como Alibaba e Huawei estão impulsionando soluções NPO, o que pode ser visto como um compromisso decorrente da falta de capacidade avançada de embalagem, mas que pode se tornar a solução dominante no mercado chinês por um certo período, afetando em certa medida a penetração das soluções da NVIDIA no mercado chinês.

Figura: Exibição de diferentes abordagens de integração: (de cima para baixo, respectivamente, abordagem plugável, NPO, CPO (integrado no substrate do pacote), CPO (integrado no intermediário) e OIO, que será discutido a seguir)

Fonte: ASE, Dolphin Research

3. OIO

OIO (Optical I/O) pode ser considerado um avanço em relação ao CPO, onde não há mais envolvimento de chips de comutação, mas sim foco em chips de computação, referindo-se à integração do motor óptico com o chip de computação, até mesmo diretamente no nível do chip, voltado exclusivamente para cenários dentro do gabinete.

Figura: Exibição de diferentes métodos de integração: plugável, CPO, OIO

Fonte: TSMC, Openlight, Dolphin Research

Falando nisso, vamos esclarecer novamente a arquitetura do data center:

O data center pode ser considerado como várias partes interconectadas:

Os servidores são dedicados a tarefas de computação e internamente contêm chips de processamento como GPU e CPU, memória, disco rígido, etc.;

O switch é responsável pela comunicação de rede entre servidores e entre servidores e a rede externa, realizando a troca de dados por meio de chips ASIC;

Além disso, há o sistema de armazenamento, que, na arquitetura atual dos principais data centers, é principalmente distribuído nos nós do servidor e instalado internamente nos servidores, integrado aos mesmos.

Com base na arquitetura acima, podemos imaginar os cenários de aplicação do CPO. A partir disso, discutamos por que o CPO começou primeiro com chips de comutação?

Aqui, fazemos uma analogia do papel do switch — o switch pode ser visto como um viaduto dentro do data center. Pode-se imaginar que a pressão de largura de banda para transmissão de dados, a densidade de portas e os respectivos gargalos de consumo de energia que ele enfrenta são os maiores, tornando a demanda por CPO ainda mais urgente.

4. CPC

CPC, Co-Packaged Copper, refere-se à integração direta de conectores de cobre de alta velocidade no substrate do pacote.

A vantagem de custo dessa abordagem tecnológica é muito clara, mas ainda não resolve os problemas de gargalo de largura de banda e atenuação do meio de cobre, o que limita suas aplicações. Pode ser parcialmente utilizada para conectar nós GPU/CPU dentro de gabinetes com switches e chips de armazenamento. Atualmente, as soluções internas de gabinete da NVIDIA ainda utilizam conexões de cobre, mas futuramente podem migrar para interconexões ópticas.

5. LPO

LPO, ou óptica plugável com drive linear, é uma versão reduzida de óptica plugável que remove os chips DSP/CDR internos, mantendo e reforçando apenas os chips analógicos Driver e TIA (cuja função explicaremos posteriormente), permitindo a condução direta do sinal.

Em outras palavras, remove-se diretamente o chip DSP de alto consumo de energia no módulo óptico, abrindo mão da correção de erros de sinal; ao mesmo tempo, reforça-se o chip analógico, amplificando diretamente o sinal analógico, independentemente da sua precisão, para permitir que o sinal elétrico do ASIC do switch entre e acione o laser.

Figura: Comparação esquemática entre o modelo tradicional e a estrutura LPO

Fonte: Bryon Moyer, Semiconductor Engineering, Dolphin Research

Mas aqui também há um problema, pois as trilhas do PCB não são omitidas (causando atenuação do sinal), e ao mesmo tempo, os requisitos de qualidade do sinal são mais altos, limitando ainda mais a transmissão em longas distâncias. Quando as taxas alcançam níveis superiores (acima de 1,6 T), os problemas de integridade do sinal tornam-se particularmente evidentes. Ou seja, ao simplificar a estrutura, também há uma compensação no desempenho.

Acima, podemos ver que, embora existam soluções intermediárias como NPO, CPC e LPO, à medida que os data centers avançam em direção a taxas mais altas e clusters maiores, essas soluções intermediárias acabarão enfrentando limitações; o CPO é a próxima geração de solução que precisa ser superada.

6. O que é um comutador óptico de circuito (OCS)? Ele ameaçará a posição do CPO?

Ao falar disso, inevitavelmente se aborda o OCS (Optical Circuit Switch). O caractere principal desse switch é a ausência total de conversão óptico-elétrica durante todo o processo, estabelecendo diretamente caminhos ópticos físicos por meio de uma matriz de interruptores ópticos.

Figura: Ilustração do OCS

Fonte: Orbray, Dolphin Research

É possível visualizar intuitivamente como sendo composto por fileiras de espelhos (uma matriz de microespelhos) que podem ajustar o ângulo dos espelhos de acordo com instruções, refletindo a luz em diferentes direções.

À primeira vista, o OCS parece apenas retransmitir sinais ópticos, substituindo o processo tradicional de conversão óptico-elétrico e elétrico-óptico dos switches, o que sugere que, com essa abordagem tecnológica, não seria necessário o CPO (pelo menos não na etapa do switch). Mas na realidade, não é assim.

Aqui, vamos revisar como a arquitetura dos switches é construída em um data center:

(1) No motherboard: Primeiro, sabemos que o cálculo mais central no centro de dados é realizado por meio de GPU. Após o cálculo da GPU, os dados precisam ser transmitidos para a CPU, que, após processá-los, os envia para a placa de rede (que contém ASIC), ou podem ser transmitidos diretamente da GPU para a placa de rede.

Então, as etapas acima podem ser implementadas em uma única placa-mãe ou, pelo menos, em um único servidor.

(2) Dentro do gabinete: após isso, os dados devem ser transmitidos do servidor para o switch do gabinete. Um único gabinete pode conter múltiplos servidores interconectados em alta velocidade, mas é necessário ter um switch na parte superior do gabinete para se comunicar com o exterior, trocando dados entre o interior e o exterior do gabinete. Esse switch é chamado de switch ToR (Top of Rack).

E as etapas acima são realizadas dentro do mesmo gabinete.

(3) Entre gabinetes: Um data center é um cluster composto por vários gabinetes. Como é feito o roteamento da comunicação entre os gabinetes? É aqui que os switches Spine entram em ação. Os switches Spine gerenciam todas as conexões de alta velocidade entre os switches Leaf e para fora do data center, atuando como o núcleo de toda a rede de switches dentro do data center.

Figura: Ilustração de switches Spine e Leaf em um data center

Fonte: Bryon Moyer, Semiconductor Engineering, Dolphin Research

E o OCS é principalmente usado para substituir os switches Spine.

Primeiramente, os switches Spine são caros e consomem muita energia, tornando a necessidade de alternativas mais urgente.

Em segundo lugar, a função do OCS é limitada; ele apenas encaminha sinais (reflete luz), como um espelho refletor. Já os switches tradicionais possuem funções mais completas, pois precisam desempacotar os dados, analisar os endereços IP e decidir para onde encaminhar. Por exemplo, como o OCS só pode executar instruções e não possui capacidade de julgamento, é viável usá-lo apenas como switch Spine; porém, se o objetivo for substituir também os switches Leaf, será necessário adicionar outros componentes para executar a função de “processamento de pacotes”, como SmartNICs. Nesse caso, a arquitetura se torna mais complexa e não necessariamente a melhor solução.

Visto dessa maneira, a arquitetura fica bem clara:

Embora, nesta fase, os switches da linha CPO, como o Quantum X800-Q3450 lançado pela NVIDIA e o Tomahawk 6 - Davisson lançado pela Broadcom, sejam todos switches Spine, e os switches OCS impulsionados pelo Google também visem substituir os tradicionais switches Spine, existe de fato uma relação de concorrência direta entre eles.

Mas, em última análise, embora o OCS tenha a oportunidade de substituir os switches Spine, ainda assim, para volumes maiores, a conversão eletro-óptica entre os módulos ópticos e os chips ASIC nos switches Leaf, bem como as conexões entre placas-mãe dentro dos servidores (por meio de ASIC de NIC ou NVSwitch, entre outros), e as conexões entre chips de computação e entre chips de computação e ASIC de NIC nas placas-mãe, ainda exigem o uso de CPO. Portanto, no futuro, os dois serão mais complementares entre si.

Quais são os elos da cadeia de valor envolvidos?

(1) Primeiro, vamos analisar o princípio e a arquitetura do CPO

O CPO pode ser considerado uma versão aprimorada do light engine, cuja função é realizar a conversão óptico-elétrica, e ele主要包括 as seguintes partes:

1. Parte do circuito fotônico

(1) Modulador: controla a intensidade da luz e o sinal para gravar sinais elétricos (0/1 digitais) como sinais ópticos.

(2) Detector: is a PD (Photodiode), which converts optical signals into electrical signals.

(3) Guia de onda: pode ser entendido como uma fibra óptica microscópica impressa dentro do chip.

2. Parte do circuito eletrônico

(1) Driver: Amplifica o sinal elétrico fraco recebido do interruptor ou servidor para gerar um sinal elétrico capaz de controlar com precisão a emissão de luz do laser; portanto, a próxima etapa após o Driver é o modulador.

(2) TIA (transimpedance amplifier): amplifies and converts the extremely weak electrical signal generated by the PD into a voltage signal suitable for processing by subsequent circuits; therefore, the TIA is the next stage after the PD.

3. Fonte de luz, ou seja, o laser

O modulador por si só não emite luz, mas pode controlar a luz; portanto, é necessário um componente emissor para配合, ou seja, o laser.

Dados: Ilustração da estrutura do Light Engine

Fonte: Zong ZeGuo et al., "Estudo do Módulo Transceptor de Silício Fotônico 400G FR4", Dolphin Research

Além disso, há mais duas peças:

4. DSP e CDR são ambos usados para corrigir sinais elétricos. Um compensa danos físicos no sinal elétrico, enquanto o outro extrai um relógio preciso do sinal danificado e reajusta a temporização dos dados; geralmente, o chip DSP integra a função CDR.

Uma semelhança entre CPO e LPO é que ambos removem o DSP de fontes de alto consumo de energia, alto custo e alta latência do módulo óptico. No entanto, na solução CPO, partes das funções do DSP são integradas ao ASIC de comutação, enquanto o LPO utiliza um chip analógico para amplificar o sinal. Além disso, o CPO integra o CDR ao SerDes de alta velocidade.

E o que é SerDes de alta velocidade? SerDes de alta velocidade inclui o Ser (serializador) e o Des (deserializador), localizados dentro do chip ASIC, responsáveis, respectivamente, por empacotar dados paralelos internos do chip em fluxos de dados seriais de alta velocidade ou por desempacotar e reconstituir fluxos de dados seriais de alta velocidade em múltiplos dados paralelos de baixa velocidade.

(2) Agora, analise todos os estágios envolvidos na cadeia de valor do CPO:

1. Primeiro, o CPO como um todo

O módulo óptico no CPO inclui as seções de circuito fotônico e circuito eletrônico mencionadas acima, e o módulo óptico, juntamente com o chip ASIC, compõe a parte principal do switch CPO. Primeiro, vamos abordar uma questão central: quem fará esse CPO?

Os módulos ópticos tradicionais, como módulos independentes compostos por componentes ópticos e dispositivos discretos, podem ser fornecidos integralmente por fabricantes especializados, como os bem conhecidos InnoLight, Eoptolink e Coherent. E o CPO? Obviamente, não pode mais ser dominado por eles.

Temos a tendência de acreditar que a direção do valor industrial sob o CPO será a seguinte:

(1) Fabricantes e plataformas de troca que dominam a tecnologia central: empresas que controlam plataformas de sistemas de data centers e fabricantes de chips de troca, como NVIDIA/Google/Broadcom/Marvell, para definir arquitetura e padrões + vender conjuntos completos de produtos;

(2) Fabricantes terceirizados: TSMC, UMC, Amkor e outras fábricas de wafers/fábricas de empacotamento e teste para fabricação de wafers, integração fotônica e empacotamento avançado sob contrato;

(3) Fornecedores upstream: Fabricantes de dispositivos como Coherent/Lumentum continuam a produzir e fornecer dispositivos optoeletrônicos.

(4) Fabricantes tradicionais de módulos ópticos: Zhongji Xuchuang / XinYisheng e outros, durante o período de transição, fornecem soluções intermediárias como NPO e LPO, bem como designs de CPO baseados em considerações de manutenibilidade, continuando a fornecer módulos de motor óptico.

2. Além do motor de luz principal do CPO, vários outros componentes merecem atenção

(1) Laser

O CPO só pode integrar componentes de conversão óptico-elétrica; ainda há dificuldades em integrar diretamente os lasers, portanto, ainda são necessários lasers externos. Ao mesmo tempo, a exigência de potência do CPO para os lasers aumentou significativamente (pelo menos 3 a 4 vezes), e os requisitos de desempenho e confiabilidade também aumentaram consideravelmente, resultando em um aumento significativo no valor.

No entanto, existe uma escolha de rota técnica:

1) EML laser: rota tradicional, que integra o laser e o modulador; sua vantagem é ser adequada para comunicações de alta largura de banda e longa distância acima de 200G. Essa rota é monopolizada por grandes empresas como Lumentum, II-VI (Coherent) e Sumitomo.

2) Laser CW: rota emergente que isolou completamente o laser, oferecendo vantagens em custo e consumo de energia, além de ser mais compatível com a futura rota CPO. A oferta de lasers CW é relativamente flexível; fabricantes chineses como Yuanjie Technology, Shijia Photonics e Changguang Huaxin já alcançaram a produção em massa de produtos de 70 mW/100 mW e obtiveram grandes encomendas.

Figura: Ilustração das diferenças entre EML e CW lasers

Fonte: Sumitomo Electric, Dolphin Research

Em seguida, os quatro componentes de fibra óptica, que raramente são utilizados na linha tradicional de módulos ópticos plugáveis:

(2) Unidade de array de fibra óptica (FAU, Fiber Array Unit): utilizada para instalar com precisão as fibras ópticas, permitindo o alinhamento de alta precisão entre as fibras ópticas e os guias de onda.

Figura: Unidade de Array de Fibra

Fonte: Corning, Dolphin Research

(3) Fibra óptica de manutenção de polarização (PMF, Polarization Maintaining Fiber): é um tipo especial de fibra óptica usada para manter inalterado o estado de polarização da luz.

(4) Caixa de distribuição de fibra óptica (Fiber Shuffle): usada para organizar fibras ópticas, permitindo reordenar a posição das fibras em dispositivos de alta densidade complexos.

Figura: Ilustração do Fiber Shuffle

Fonte: Hyoptic, Dolphin Research

(5) Conector de fibra óptica (MPO, Multi-Fiber Push On): utilizado para conectar fibras ópticas de múltiplos núcleos.

Figura: Ilustração da porta MPO

Fonte: Senko, US Conec, Dolphin Research

Por que os módulos ópticos tradicionais raramente usam os componentes acima?

(1) No modelo tradicional, a fibra óptica é inserida diretamente em uma interface padronizada, mas no CPO, a fibra óptica precisa ser acoplada com alta precisão ao guia de onda na superfície do chip óptico, portanto é necessário usar o FAU;

(2) O modelo tradicional é modulação direta, insensível ao estado de polarização da onda óptica, e anteriormente as fibras ópticas de manutenção de polarização (PMF) tinham custo extremamente elevado, não sendo adequadas para aplicação industrial; no entanto, a CPO utiliza um laser externo como fonte de luz, e o estado de polarização do laser causa grandes perdas de energia, exigindo o uso de PMF;

(3) O modelo tradicional geralmente possui apenas dois fibras ópticas, uma de transmissão e uma de recepção, sem a necessidade de conectar fibras complexas à backplane, portanto, operações manuais são suficientes e não é necessário o Fiber Shuffle; no entanto, sob o CPO, o Fiber Shuffle é obrigatório;

(4) Da mesma forma, os módulos tradicionais não exigem muitas interfaces, mas sob CPO, se atingir mais de 400G, são necessárias 8 ou até 16 fibras ópticas em transmissão paralela, e como o espaço no painel é limitado, é necessário o conector MPO multicore.

Então, sobre o espaço de mercado e as oportunidades de investimento nos elos da indústria envolvidos no CPO, analisaremos na próxima parte.