Co-パッケージ光学系 (CPO) とは何ですか?
同時パッケージ化された光学素子は、電気-から-への変換をスイッチ シリコンの隣に移動するスイッチ アーキテクチャです。従来のシステムでは、光学系はプラグイン可能な光モジュール電気信号はスイッチの前面プレート上にあり、電気信号は基板上を数センチメートル移動し -、トレース、コネクタ、および多くの場合リタイマー チップ - を通って、それらに到達します。 CPO はその距離を縮めます。シリコン フォトニクス光学エンジンはスイッチ ASIC と同じパッケージまたは基板に取り付けられ、電気経路がセンチメートルからミリメートルに縮小されます。
大雑把に例えると、ポンプとタンクの間に漏れの多い長い配管を通す代わりに、ポンプをタンクに直接ボルトで固定するようなものです。エンジニアリングのケースは、アナロジーよりも正確です。電気レーンあたり 100G と 200G では、信号を長いボード チャネルに送信するには、電力を大量に消費する SerDes と DSP リタイマーが必要になります。また、速度が上がるごとに損失バジェットが悪化します。{4}}査読済みの調査-オプトエレクトロニクスのフロンティア (タン他、2023）CPO は、従来のプラガブル光ファイバーがデータセンターのトラフィックの増加に追いつけなくなった時点で、SerDes リンクを大幅に短縮し、相互接続の帯域幅密度とエネルギー効率を向上させる方法であると説明しています。
ほとんどの CPO 設計は同じ構成要素を共有しています。スイッチ ASIC、その周囲に配置された複数のシリコン フォトニクス光学エンジン、外部レーザー ソース（通常はプラグイン可能なため、故障したレーザーはパッケージに触れることなく交換できます）、パッケージの端からフロント パネルまで光を運ぶ高密度ファイバー アレイです。{0}}
AI データセンターが CPO を推進する理由
AI クラスター内では 2 つの圧力がぶつかります。 1 つ目は帯域幅です。最新のトレーニング ファブリックは数千の GPU を接続しており、それぞれの GPU には 800G -、まもなく 1.6T - の接続が必要となるため、光リンクの数はサーバーの数よりもはるかに速く増加します。 2つ目はパワーです。国際エネルギー機関のプロジェクトでは、エネルギーとAIレポート世界のデータセンターの電力消費量は 2030 年までに 2 倍以上の約 945 TWh に達し、その成長の最大の推進力は AI であると予測されています。
ネットワーキングはその負荷の 1 つの部分にすぎませんが、急速に成長している部分です。-スイッチあたり 51.2 Tbps では、プラグ可能モジュール、その DSP、およびそれらに給電する長い電気チャネルがスイッチ システム電力のかなりの部分を占め、その割合は 102.4 Tbps および 1.6T ポート速度で再び増加します。これは、CPO がターゲットとする特定の問題です - で説明した広範なパターンの一部ですAI ワークロードが光ファイバー ネットワークに大きく依存する理由.
CPO と従来のプラガブル オプティクスの比較
2 つのアプローチを並べて比較検討するのが最も簡単です。
| 側面 | プラグイン可能な光学系 | 共同パッケージ化された光学系- |
|---|---|---|
| 電気信号経路 | センチメートルのボード トレース (多くの場合、リタイマーまたは DSP を使用) | パッケージ内のミリメートル |
| 光インターコネクト電源 | 800G および 1.6T の速度でより高速 | ベンダーは-光相互接続レベルで最大約 70% の削減を報告しました |
| 帯域幅密度 | フェイスプレートケージ数による制限 | より高い。ラックユニットあたりの容量が増加 |
| 保守性 | 障害が発生したモジュールは数分でホットスワップされます。{0} | 光学エンジンは現場で交換できません。-プラグ可能なレーザー、冗長性、およびスペアを重視した設計 |
| エコシステムの成熟度 | 成熟した、マルチベンダー、互換性のある- | 早い;サプライヤーが少なく、相互運用性はまだ発展途上 |
| 今日のベストフィット | 一般的なデータセンター ネットワークと混合リーチ | 最高密度の AI および HPC ファブリック、通常は水冷- |
中道もあります。リニア プラガブル オプティクス (LPO) は、プラガブル フォーム ファクタを維持しながらモジュールから DSP を削除します。-ニア パッケージ オプティクス (NPO) は、光エンジンをスイッチ パッケージの - の近くに移動しますが、- には移動しません。多くの事業者は今日の状況を期待しています。800G光モジュール、LPO、CPO は何年にもわたって共存でき、それぞれのトレードオフが意味のあるネットワーク層で使用されます。-
報告された 1.6T 導入: 確認済み、主張済み、および未検証
広まった記事について私たちができる最も役立つことは、証拠ごとに分類することです。
確認されたマイルストーン
- 2024 年 3 月にブロードコムバイリーを納品しましたは、業界初の 51.2 Tbps CPO イーサネット スイッチとして説明されており、Tomahawk 5 ASIC と 8 つの 6.4 Tbps シリコン フォトニクス光エンジンを組み合わせています。
- 2025 年までに、Broadcom のエコシステムのシステム メーカーは、Bailly{1}} ベースのスイッチを量産に移行し、Broadcom第 3 世代の CPO を発表しました-レーンあたり 200G- の機能を備えた -、ネイティブ 1.6T ポートを有効にする世代。
- エヌビディアシリコンフォトニクススイッチラインを発表2025 年 3 月には、InfiniBand とイーサネットの両方のプラットフォームに CPO が導入されます。
- 1.6T プラガブル トランシーバーの最初の量産注文は 2026 年初めに発表され、プラガブル側でも 1.6T 時代が始まったことを確認しました。
- 複数のベンダーの CPO ハードウェアが動作することは、最近の OFC ショー フロアで目に見えるテーマでした - についてのメモを参照してくださいOFC 2026 で何が真実で何が誇大広告だったのか.
ベンダー-が報告した数字（会計報告を読む）
- Broadcom は、プラガブル トランシーバと比較して、光インターコネクトの消費電力が約 70% 低いと報告しています。これは相互接続-レベルの数値であり、施設-レベルの数値ではありません。
- Bailly プラットフォームをベースに構築しているスイッチ メーカーは、独自のベンチマークで完全に実装されたプラグイン可能なシステムと比較して、システム レベルで 30～40% の範囲の節約を報告しています。{0}
- NVIDIAの製品資料同時パッケージ化された光学系の電力効率は、プラグ可能なトランシーバと比較して最大 5 倍優れており、復元力と導入速度のメリットも得られます。{{1}
2026年6月現在未確認
- 中国のクラウド プロバイダーが 2026 年 4 月に同国初の商用 1.6T CPO クラスターを開始したという主張には、単一サイトに 5,000 台を超える CPO スイッチの数字が含まれています。
- その主張に伴う具体的な結果は、総消費電力が 45% 削減、冷却コストが 52% 削減、サーバー密度が 30% 向上、エンドツーエンドのレイテンシが 60% 削減され、年間 2 億 kWh 以上の節約になります。
- 他の中国のクラウドおよびインターネット企業が 2026 年後半に独自の CPO クラスタを立ち上げるとの報告。これを裏付けるファーストパーティの発表は見つかりませんでした。-
これは、デプロイが行われなかったことを意味するものではありません。- 大規模な事業者は、静かにデプロイを行う場合があります。これは、公式発表、技術論文、または監査されたテストデータが現れるまで、クレームには未確認のラベルを付ける必要があることを意味します。そして、「世界初」のフレーミングは、CPO システムが 2024 年以降中国国外に出荷されているという事実と闘わなければなりません。
電力、冷却、遅延: 数値の見方
どの「力」が蓄えられているのか？
CPO に関する権力の主張は 4 つの異なるレベルで存在しており、それらを混同することは、このトピックの報道において最も一般的な間違いです。
- 光インターコネクト電源- 光学系とそれらに給電する電気チャネル。ここには 70%- クラスの数値が適用されます。
- システム電源を切り替える- ASIC、冷却、コントロール プレーンを含むスイッチ全体。初期の生産ベンチマークでは、ここでの節約は約 30 ～ 40% とされています。
- ラックと冷却能力- は冷却設計によって異なります。 CPO はスイッチ パッケージに熱を集中させ、ほとんどの設計は液体冷却を前提としています。
- 施設の総電力- は GPU、ストレージ、冷却が大部分を占めています。ネットワークのシェアは少数派であるため、大規模な相互接続の節約であっても、ほとんどの AI データセンターでは施設レベルでは 1 桁の割合の変化につながります。-
これが、「CPO がデータセンターの総電力を 45% 削減した」などの主張には並外れた証拠が必要な理由です。通常、スイッチ-レベルのテクノロジーだけでは施設の総電力をそこまで動かすことはできません。
レイテンシ
DSP とリタイマー ステージを削除することで、CPO はホップあたり数十ナノ秒を削減できます。大規模な多層ファブリック全体で、積み重なると、緊密に同期されたトレーニング ジョブにとっては重要になる可能性があります。-エンドツーエンドの応答時間は、リンク層ではなくコンピューティング、ソフトウェア、キューイングによって支配されるため、包括的な「エンドツーエンドのレイテンシが 60% 低下する」という主張はサポートされていません。--
冷却と密度
ホットプラグ対応モジュールを前面プレートから取り外すと、エアフローが改善され、より高密度な構成が可能になり、同等の条件下で帯域幅単位あたりの冷却コストが削減される可能性があります。この利点は実際のものですが、構成に依存します。また、通常は液体冷却を使用して、より高温で高密度のスイッチ パッケージを管理するという新しい要件がバンドルされています。-
商業化のタイムラインと主要企業
検証可能なアークは次のようになります。 OIF の共同パッケージング フレームワークを含む研究プログラムと標準化作業は、2020 年代初頭まで実施されました。{1} Broadcom は 2024 年 3 月に Bailly を顧客に出荷し、同年の OFC で一般公開しました。 2025 年に、Bailly- ベースのシステムが量産に入り、NVIDIA はフォトニクス スイッチ ラインを発表し、Broadcom は 1.6T ポートを対象としたレーンあたり 200 G--の第 3 世代- CPO について詳しく説明しました。 2026 年には、NVIDIA の Quantum-X InfiniBand フォトニクス システムが登場し始め、今年後半には Spectrum-X イーサネット フォトニクスが予定されている一方、コンポーネント サプライヤーは実際の量を見越してレーザーとファイバー- アレイの容量を調整しました。
中国のエコシステムも同様に動いています。国内のスイッチ ベンダーは CPO プロトタイプを実証し、コンポーネント メーカーはファイバー アレイ ユニットと高密度光アセンブリを世界的な CPO プログラムに供給し、通信事業者はアーキテクチャを評価しています。{0}公的証拠に関する限り、まだ欠けているのは、広まっている話で説明されている種類の大規模な商業クラスターが確認されたことです。-
購入者にとってもう 1 つのニュアンスが重要です。CPO はスケールアウト ファブリック - サーバーとポッドをリンクするスイッチ層 - に最初に到着しますが、ラック内の非常に短いスケールアップ リンクは今のところ銅線のままであることがよくあります。-各メディアがどこで勝つかは、リーチ、パワー、コストの問題であり、それについては次のセクションで説明します。AI データセンターにおける銅線とファイバーの比較.
難しい部分: 信頼性、保守性、コスト、サプライ チェーン
CPO の利点のみを列挙する記事では、導入が即時ではなく意図的に行われた理由が抜け落ちています。
- レーザーの信頼性。レーザーは光学コンポーネントの中で最も信頼性が低いものの 1 つであるため、ほとんどの CPO 設計ではレーザーをパッケージ内ではなく外部のプラグイン可能なレーザー ソース内に収めています。
- フィールドサービス。障害が発生したプラガブルは数分で交換されます。 CPO パッケージの劣化した光学エンジンは現場で修理できません。{0}}オペレータは、ファブリック全体をコミットする前に、冗長性の計画、予備戦略、および長期的な故障率に対する確信を必要とします。-
- 歩留まりとやり直しの経済性。共同パッケージ化では、高価なスイッチ ASIC を複数の光学エンジンに結合するため、1 つのエンジンに欠陥があるとアセンブリ全体が危険にさらされます。既知の-良好な-ダイのテストとパッケージ化の歩留まりがコスト曲線を左右します。
- ファイバーの接続とケーブルの密度。各 CPO スイッチは数千のファイバを終端し、高精度のファイバ アレイ ユニットと高密度構造のケーブル配線を前景に押し出します。-800G- クラス AI クラスタの MPO ケーブル接続.
- 標準化と二次調達。プラグ可能モジュールはベンダー間で交換可能です。 CPO は現在そうではありません。購入者は、相互運用性が成熟するまで、単一の-サプライヤーのロックイン-に対して警戒を続けます。
これらの理由から、強気の予測を含むほとんどの予測 - - では、2020 年代後半までプラガブルや LPO と並行して CPO が増加し、プラガブル光学系を完全に置き換えるのではなく、最も高密度の AI ファブリックから始まると説明されています。
よくある質問
Q: CPO とは簡単に言うと何ですか?
A: 同時パッケージ化された光学素子では、光送信機と受信機がプラグイン モジュールではなくスイッチ チップと同じパッケージ上に配置され、信号が伝わる電気距離がセンチメートルからミリメートルに短縮されます。-その結果、相互接続電力が低下し、帯域幅密度が向上します。
Q: CPO は実際にどれくらいの電力を節約しますか?
A: 公的情報源を裏付けとした数値です。光インターコネクトの電力は約 70% 低くなり (Broadcom の Bailly プラットフォーム)、初期の量産ベンチマークではスイッチ システムの電力は約 30 ～ 40% 低くなり、NVIDIA の主張ではプラガブル トランシーバと比較して最大 5 倍の電力効率が得られます。ネットワークはデータセンターの総負荷のほんの一部であるため、施設レベルの節約率はパーセンテージで見るとはるかに小さくなります。
Q: CPO は 2026 年に市販されますか?
A: はい、初期段階では、Broadcom のプラットフォーム上に構築された. 51.2T CPO イーサネット スイッチが生産されており、NVIDIA の Quantum-X InfiniBand フォトニクス システムは 2026 年に登場し、その Spectrum-X イーサネット フォトニクス シリーズは今年後半に予定されています。これまでのデプロイメントは、メインストリームではなくアーリーアダプターとして説明するのが適切です。-
Q: CPO、NPO、LPOの違いは何ですか?
A: LPO はプラグ可能なフォーム ファクターを維持しますが、モジュールから DSP を削除します。 NPO はスイッチ パッケージの近くに光学エンジンを取り付けます。 CPO はそれらをパッケージ自体に統合します。これにより、最大の保守性とエコシステムのトレードオフとともに、最大の電力と密度の向上が得られます。-
Q: CPO はプラグイン可能な光モジュールを置き換えますか?
A: すぐではありません。 CPO は最も高密度の AI および HPC ファブリックでリードしていますが、プラガブルは柔軟性があり、マルチベンダーであり、サービスが簡単であるため、他の分野では引き続き優勢です。-代替ではなく、長期間の共存が期待されます。
Q: 1.6T が重要なのはなぜですか?
A: 1.6T ポートは、レーンあたり 200G の電気信号とともに到着します。-- チャネル損失により、長いボード トレースの電力と信号の整合性がますます高価になります。これはまさに、CPO の短縮された電気パスが最大の価値を提供する動作点です -。そのため、1.6T AI ファブリックが信頼できる CPO 導入主張が最初に現れる理由です。
結論
-共同パッケージ化された光学部品はスライドウェアの段階を過ぎています。製品は出荷され、エコシステムが形成されつつあり、その電力利点の背後にある物理現象は、査読済みの研究成果やベンダーの開示に十分に文書化されています。-中国で検証済みの大規模な 1.6T CPO 商用クラスタが実現すれば、重要なマイルストーンとなるでしょう -。しかし、2026 年 6 月の時点で流通している具体的な主張にはファーストパーティの情報源が不足しており、見出しの数字は相互接続電力と施設の総電力の間の境界線を曖昧にしています。-公式ドキュメントが登場するまでは、予測として扱ってください。しかし、進行方向に疑問の余地はありません。電気経路が短くなり、ファイバーが増加し、光学系が着実にシリコンに近づくことになります。
編集者注: 上記で引用したベンダーの数値は、リンクされた公開発表および製品ドキュメントから取得したものです。未検証とラベル付けされた主張には、公開時に特定できるファーストパーティの情報源がありませんでした。-公式ドキュメントが公開された場合、この記事は更新されます。