De bundled optics, bekend als Co-Packaged Optics of CPO, brengt de optische modules dichter bij de netwerkprocessor om de elektrische afstand tussen de glasvezel en de chip te verkleinen. Corning bevestigt dat deze wijziging noodzakelijk zal zijn om de groei van AI-clusters te ondersteunen, maar waarschuwt dat het vervangen van modulaire transceivers alleen niet voldoende is: connectoren, speciale vezels, trayssystemen en optische matrixen moeten als één geïntegreerd systeem ontworpen worden.
De kernpunten van co-packaged optics in 20 seconden
- CPO brengt de optische conversie dichter bij de ASIC of GPU van het netwerk.
- Vermindert de elektrische lengtes over koperen kabels binnen systemen.
- Kan het energieverbruik verbeteren, de bandbreedtedichtheid vergroten en de latentie verkorten.
- Een systeem kan meer dan 1.000 vezels bevatten met uiterst precieze uitlijningen.
- De inzet vereist dat het hele interne optische traject gelijktijdig wordt vervaardigd en gevalideerd.
In de gebruikelijke architectuur van een datacenter komt de glasvezel tot aan een transceiver die in de frontplaat van de switch is geplaatst. Deze module zet het optische signaal om in elektrisch en de data lopen vervolgens via koperen verbindingen naar het specifieke ASIC.
Deze afstand kan circa 30 centimeter bedragen. Hoewel dat klein lijkt, wordt het een probleem naarmate de snelheid per kanaal en de totale capaciteit van switches toenemen. Signaalvervorming, interferentie en meer digitale compensatie worden noodzakelijk.
Bij co-packaged optics wordt de conversie niet meer in de frontplaat gedaan. In plaats daarvan plaatst men kleine optische modules naast of heel dicht bij de switch-ASIC, meestal binnen hetzelfde behuizing of zeer nabij. Zo gaat de vezel dieper het apparaat in en wordt het elektrische traject tot slechts enkele millimeters gereduceerd.
Waarom koper de limiet stelt voor AI-switches
Clusters voor het trainen en uitvoeren van AI-modellen moeten enorme hoeveelheden data verplaatsen tussen GPU’s, accelerators, geheugen en opslag.
De prestaties van een GPU worden onbruikbaar als hij te lang wacht op data van andere knooppunten. Daarom evolueren interne netwerken van switches van 25,6 Tb/s en 51,2 Tb/s naar platforms van 102,4 Tb/s.
Het probleem is dat een hogere switch-capaciteit ook snellere elektrische verbindingen vereist. In traditionele ontwerpen moeten signalen door connectoren, printbaansporen en andere onderdelen voordat ze bij het optische module komen.
Om dit te beperken, gebruiken engineers digitale signaalverwerking via DSP’s (Digital Signal Processors). Die corrigeren fouten en compenseren verlies, maar brengen extra energiegebruik, warmteontwikkeling en kosten met zich mee.
Broadcom stelt dat dit probleem verergert bij 212 Gb/s SerDes-interfaces met PAM4-modulatie. Volgens Broadcom, door de optiek dichter bij de ASIC te plaatsen, worden verliezen verminderd en kan energiebesparing van meer dan 3,5 keer worden bereikt, vergeleken met systemen met modulaire optiek en DSP’s. Ook wordt een lagere kost per bit en een hogere bandbreedtedichtheid (meer dan 1 Tb/s per millimeter) geschat. Deze cijfers zijn afkomstig van de leverancier en hangen af van de gebruikte platformconfiguratie.
CPO verplaatst niet de conversie tussen licht en stroom; het verschuift deze. De optische motor blijft signalen ontvangen en uitzenden, maar gebeurt nu vrijwel naast de processor die ze gebruikt.
Er bestaat ook een tussenarchitectuur, genaamd Near-Packaged Optics of NPO. Hier zijn de optische motoren heel dicht bij het ASIC geplaatst, maar in een ander behuizing of module. Deze scheiding vergemakkelijkt fabricage en onderhoud, maar houdt een iets lange elektrische afstand in.
Meer dan 1.000 vezels binnen één apparaat
Het verplaatsen van de optiek naar de binnenkant van de switch lost delen van het elektrische probleem op, maar brengt nieuwe mechanische en optische uitdagingen met zich mee.
Een CPO-systeem kan meer dan 1.000 vezels in een zeer kleine ruimte moeten organiseren. Elke bundel moet tot aan een fotonisch geïntegreerd circuit, bekend als PIC, komen met toleranties onder één micrometer, aldus Corning. Een micrometer is duizendste millimeter.
Vezels kunnen niet willekeurig worden geplaatst: te veel buigen verhoogt verlies, terwijl slechte organisatie fabricage en verbindingen onder spanning kan brengen tijdens de gebruiksduur.
Het ontwerp moet vier doelen afwegen:
- Verlaagde insertieverliezen;
- Hoge vezeldichtheid;
- Mecaanse en thermische betrouwbaarheid;
- Herhaalbare montage in grote volumes.
Deze doelen kunnen conflicteren: een smallere connector verhoogt de dichtheid, maar bemoeilijkt de montage; een stijvere vezel kan betere mechanische eigenschappen bieden, maar vereist meer ruimte bij buigen; een los te koppelen verbinding vergemakkelijkt montage, maar introduceert extra optische interfaces en verliesbronnen.
Corning pleit ervoor dat de frontconnector, speciale vezels, interne tray-systemen en fiber matrix modules samen worden ontworpen.
De Fiber Array Units of FAU bundelen meerdere vezels en stemmen hun kern af op de golfgeleiders van het fotonische chip. De precisie hiervan is uiterst bepalend: minimale afwijkingen kunnen de hoeveelheid licht die binnenkomt of weggaat uit het circuit verminderen.
Corning heeft vezels ontwikkeld die bestand zijn tegen strakke bochten voor korte interne routes, evenals vooraf gemonteerde optische trays en FAU-sets die klaar zijn voor installatie naast de chip. Deze componenten worden gebundeld in Corning’s Optical Management Solution, een commercialiseringsaanpak die het optische traject afstemt op het chassis van de klant en als een getest en kant-en-klaar systeem wordt geleverd.
Integratie verbetert prestaties, maar beïnvloedt reparatie
Modulaire transceivers kunnen eenvoudig worden uitgewisseld, zonder het hele switch-systeem te vervangen.
In een CPO-architectuur is veel van de optiek geïntegreerd en niet ontworpen om door technici in het datacenter te repareren. Een interne storing kan betekenen dat een groter module of zelfs de gehele eenheid moet worden vervangen.
Dit was een belangrijke reden waarom de adoptie van CPO aanvankelijk aarzelend was, omdat beheerders gewend zijn aan het vervangen van individuele modules en het gebruik van compatibele onderdelen van verschillende fabrikanten.
Voorstanders stellen dat een meer geïntegreerd systeem ook connectoren, elektrische trajecten en componenten die kunnen falen, elimineert. De betrouwbaarheid hangt dan af van het valideren van het gehele verband als één geheel, niet van het combineren van losse onderdelen.
Broadcom meldde in oktober 2025 dat hun CPO-platform een test met Meta heeft doorstaan, waarbij meer dan een miljoen uur verbinding zonder ‘link flap’ werd gedocumenteerd. Een link flap is een kortdurende verlies van verbinding die het hele signaal kan laten vallen en opnieuw laat opbouwen. Het resultaat toont het potentieel van de technologie onder die testcondities, maar zegt niet automatisch dat alle systemen hetzelfde gedrag vertonen.
Corning en Broadcom hebben samen een technisch rapport gepubliceerd over ontwerp, hantering en validatie van vezels in dergelijke systemen. Beide bedrijven werken samen aan Bailly, het Ethernet CPO-platform van Broadcom met 51,2 Tb/s capaciteit, waarbij Corning de optische componenten levert.
CPO vervangt niet meteen alle modulaire transceivers
De opkomst van CPO betekent niet dat modulaire modules snel volledig verdwijnen.
Traditionele optiek blijft geschikt voor veel switches, servers en verbindingen waar energieverbruik, ruimte of elektrische afstand nog niet de hogere integratie rechtvaardigen.
Alternatieven zoals lineaire modulaire optiek, bekend als LPO, verminderen de digitale verwerking door minder componenten te gebruiken, terwijl ze het optische deel niet volledig integreren binnen de chipbehuizing.
Elke architectuur biedt een ander compromis tussen efficiëntie, kosten, onderhoud en interoperabiliteit. Modulaire modules maken vervanging en een concurrerende markt mogelijk, terwijl CPO meer integratie biedt en meer bandbreedte kan concentreren. Maar het vereist afstemming van ASIC, optische motor, vezels, koeling en chassis.
De adoptie zal waarschijnlijk beginnen binnen veeleisende systemen: hoge-capaciteit switches voor AI-netwerken, accelerators onderling verbonden, en platfoms waar energie per bit een belangrijke limiet vormt.
Broadcom biedt al CPO-platforms aan en heeft switches met 51,2 en 102,4 Tb/s aangekondigd. NVIDIA presenteert ook netwerktechnologieën met co-packaged optics voor toekomstige AI-infrastructuren.
De echte uitdaging ligt niet alleen in het fabriceren van snelle optische motoren; het gaat erom duizenden verbindingen te produceren die precies, compact en betrouwbaar zijn, met reproduceerbare processen en betaalbare kosten.
CPO brengt de vezel weg van de frontplaat naar de kern van de switch. Hierdoor wordt een van de grootste elektrische obstakels voor AI-netwerken verminderd, maar wordt de interne systeemstructuur een veel complexer optisch systeem. De schaalbaarheid hangt af van het vermogen om het hele traject—van connector tot fotonisch chip—als een geheel te ontwerpen en te testen.
Veelgestelde vragen
Wat is co-packaged optics of CPO?
Het is een architectuur waarbij de optische modules naast het ASIC, GPU of andere processor worden geplaatst om de afstand die het signaal over koper moet afleggen te verkorten.
Wat is het verschil tussen CPO en een modulair transceiver?
Bij traditionele systemen wordt de optische module in de frontplaat geïnstalleerd. Bij CPO wordt de conversie veel dichter bij de chip gedaan, binnen hetzelfde apparaat.
Waarom verbruikt CPO minder energie?
Door de elektrische afstand te verkorten, worden signaalverliezen verminderd en is minder digitale signaalverwerking nodig voor compensatie.
Kunnen CPO-componenten individueel worden vervangen?
Meestal niet, omdat ze niet ontworpen zijn voor veldreparatie zoals modulaire transceivers. Hierdoor wordt de betrouwbaarheid meer afhankelijk van systeemvalidatie als geheel.
v via: corning