Bersama-Optik Berpakej (CPO)ialah seni bina antara sambungan yang meletakkan enjin optik terus di sebelah suis ASIC atau pemproses, bukannya menghalakan-isyarat elektrik berkelajuan tinggi merentasi papan ke modul boleh pasang panel-depan. Untuk pusat data AI, MSM penting kerana ia menyerang tiga kekangan yang pertama kali dicetuskan oleh optik konvensional pada kelajuan tinggi: kuasa setiap bit, ketumpatan lebar jalur dan integriti isyarat elektrik. Ini bukan faktor bentuk modul baharu. Ia ialah sistem-perubahan tahap dalam cara fungsi elektrik dan optik disepadukan di dalam suis.
Peralihan itu tidak lagi bersifat teori. Pada GTC 2025, NVIDIA menunjukkan suis fotonik Kuantum-X dan Spectrum-X dengan enjin fotonik-silikon yang disepadukan ke dalam pakej, dan padaOFC 2025 pelbagai vendor menunjukkan enjin optik dibenamkan di dalam pakej ASIC. Persoalan bagi kebanyakan pasukan bukan lagi sama ada MSM adalah benar, tetapi di mana dan bila ia sesuai.
Apakah Itu Co-Optik Berpakej?
Co-Optik Berbungkus menggerakkan enjin optik - kadangkala dipanggil ciplet fotonik - daripada plat muka ke substrat suis, dekat dengan ASIC. Matlamatnya adalah untuk memendekkan laluan elektrik antara cip dan titik di mana isyarat bertukar kepada cahaya.
Dalam seni bina tradisional boleh pasang, suis ASIC memacu -isyarat elektrik berkelajuan tinggi merentasi sentimeter jejak PCB ke transceiver yang dipasang pada panel hadapan. Model itu matang, fleksibel dan mudah diservis. Tetapi mengikut-kadar lorong meningkat kepada 200G dan seterusnya, laluan elektrik tersebut menggunakan bahagian yang semakin meningkat daripada jumlah kuasa sistem dan menjadi lebih sukar untuk direka bentuk dengan bersih.
MSM menukar geometri. Isyarat bergerak hanya beberapa milimeter secara elektrik sebelum bertukar kepada optik, bukannya 15 hingga 30 cm merentasi papan. Kesan praktikal, dalam satu ayat: I/O optikal bergerak cukup dekat dengan cip sehingga suis boleh menolak lebih lebar jalur dengan regangan elektrik yang jauh lebih sedikit.
Adakah MSM Sama dengan Silicon Photonics?
Tidak, dan perbezaan itu penting. Fotonik silikon ialah platform fabrikasi yang digunakan untuk membina litar bersepadu fotonik. MSM ialah seni bina sistem yangkegunaanfotonik silikon sebagai satu teknologi yang membolehkan. Enjin fotonik NVIDIA, sebagai contoh, dibina pada proses COUPE TSMC, yang menyusun dadu elektronik di atas cetakan fotonik - fotonik silikon ialah bahan binaannya, CPO ialah cara ia dipasang ke dalam suis.
Mengapa Pusat Data AI Menolak Optik Lebih Dekat dengan Cip
Kelompok AI menjana trafik timur-barat yang sengit antara GPU, pemecut, storan dan suis. Beban kerja latihan dan inferens menggerakkan sejumlah besar data dengan keperluan kependaman dan ketekalan yang ketat, dan peta jalan rangkaian mengatasi apa yang boleh disampaikan oleh optik-panel hadapan dengan selesa.
Tiga tekanan mendorong pergeseran, dan ia berkompaun antara satu sama lain.
Lebar jalur berskala lebih cepat daripada jangkauan elektrik.Rangkaian bergerak dari 400G ke 800G, danModul optik 1.6T dijangka memasuki penggunaan komersial awal sekitar 2025 hingga 2026. Memandangkan jalur lebar suis ASIC kira-kira dua kali ganda setiap 18 hingga 24 bulan manakala jangkauan elektrik kuprum yang boleh digunakan mengecut pada kadar SerDes yang lebih tinggi, model-panel boleh pasang hadapan memasuki dinding di sekitar penjanaan suis 102.4 Tbps.
Kuasa setiap bit kini ialah nombor tahap-kemudahan.Inilah metrik yang sebenarnya menggerakkan keputusan perolehan. Modul tradisional boleh pasang 800G berjalan kira-kira 15 hingga 20 picojoule setiap bit; Pelaksanaan MSM menyasarkan sekitar 5 pJ/bit, dengan laluan yang boleh dipercayai di bawah itu. Demonstrasi bebas menyokong ini -Chiplet I/O optikal Intel menggunakan kira-kira 5 pJ/bit berbanding kira-kira 15 pJ/bit untuk modul boleh pasang. Merentasi ratusan ribu port dalam kelompok latihan yang besar, penjimatan 10 hingga 15 watt setiap port menambah sehingga megawatt pada tahap bangunan. Dengan satu rak-tinggi yang diunjurkan untuk menarik ratusan kilowatt, setiap watt yang tidak dibelanjakan pada rangkaian ialah watt yang tersedia untuk dikira.
Ketumpatan panel-depan ialah siling keras.Lebih lebar jalur bermakna lebih banyak port, lebih banyak kabel, lebih banyak haba dan aliran udara yang lebih keras. Hanya terdapat banyak plat muka, dan sangkar boleh pasang bersaing untuk mendapatkannya. Mengalihkan penukaran ke substrat mengalih keluar had geometri itu.
Inilah sebabnya mengapa MSM paling relevan dengan persekitaran AI, HPC, awan dan hiperskala besar - tempat ketiga-tiga tekanan ini tiba dahulu. Ia tidak direka untuk menggantikan setiap modul dalam setiap pusat data.
Sekilas Pandang Seni Bina MSM
Ia membantu untuk melihat MSM sebagai satu set blok bangunan dan bukannya satu perkara. Masing-masing mengalihkan masalah ke tempat baru.
| Blok bangunan | Apa yang dilakukannya | Mengapa ia penting dalam MSM |
|---|---|---|
| Tukar ASIC | Menukar trafik; menjadi tuan rumah-lorong I/O berkelajuan tinggi | Apabila kapasiti meningkat, kiraan lorong dan kelajuan lorong kedua-duanya naik, menegangkan jangkauan elektrik |
| Enjin optik (ciplet fotonik) | Menukar elektrik kepada optik dan belakang | Terletak pada atau di sebelah substrat ASIC, meruntuhkan laluan elektrik kepada milimeter |
| Sumber laser luaran | Membekalkan cahaya yang dimodulasi oleh enjin | Disimpan bahagian terhangat pakej untuk kebolehpercayaan; selalunya medan-boleh diganti untuk menangani komponen-yang paling terdedah kepada kegagalan |
| Gandingan gentian-ke-cip | Menjajarkan susunan gentian dan penyambung ke enjin | Di dalam--kotak penghalaan gentian dan toleransi penjajaran menjadi yang pertama-perihalan reka bentuk pesanan |
| Pengurusan dan pemantauan | Diagnostik, pengasingan kerosakan, telemetri haba | Jauh lebih kritikal berbanding dengan pluggables, kerana enjin disepadukan dan bukannya boleh ditukar |
Strategi laser patut difikirkan, kerana di sinilah vendor menyelesaikan masalah kebolehservisan secara senyap-senyap. Memandangkan laser ialah bahagian-yang paling terdedah kepada kegagalan pada pautan optik, banyak reka bentuk menggunakan laser luaran boleh pasang. Suis fotonik NVIDIA, sebagai contoh, membekalkan lapan enjin 1.6 Tbps daripada satu modul laser yang boleh diganti, yang turut mengurangkan bilangan laser yang diperlukan bagi setiap unit lebar jalur. Dari segi operasi, penunjuk utama kematian laser ialah peningkatan berterusan dalam arus pincang laser manakala output optik kekal telemetri mendatar - yang perlu diperhatikan oleh sistem pemantauan dan bukannya bergantung pada kuasa penerimaan sahaja.
Apa yang Tepat Berubah Apabila Optik Bergerak Lebih Dekat dengan ASIC?
"Perubahan MSM" ialah bahagian yang kebanyakan gambaran keseluruhan tidak jelas. Secara konkrit, ia mengubah lima perkara sekaligus, dan pasukan yang menilai MSM harus membuat alasan tentang setiap satu secara berasingan dan bukannya sebagai satu perdagangan.
Reka bentuk suis.Optik berhenti menjadi modul yang boleh diganti yang disimpan oleh operator dan mula menjadi sebahagian daripada papan reka bentuk OEM. Retimer DSP yang memberi isyarat untuk jejak PCB yang panjang selalunya boleh dihapuskan sepenuhnya, yang mana banyak penjimatan kuasa berasal.
Pengurusan terma.Enjin optik kini berada di sebelah ASIC{0}}kuasa tinggi. Laser, modulator dan terutamanya resonator gelang ialah reka bentuk berasaskan gelang -sensitif - suhu-memerlukan kawalan pemanas kecil-malar untuk memegang IC fotonik pada suhu. Zon terma di dalam suis menjadi masalah reka bentuk, bukan renungan.
Pengurusan gentian.Penukaran yang berlaku pada substrat bermakna gentian perlu dialihkan, diamankan dan diselaraskandalamkotak itu. Kebolehpercayaan penyambung, prestasi lenturan dan toleransi penjajaran beralih daripada "kebimbangan pengkabelan" kepada "kebimbangan hasil sistem."
Penyelenggaraan.Seorang juruteknik boleh menarik dan menggantikan transceiver-panel hadapan dalam beberapa saat. Enjin yang-berbungkus bersama tidak boleh ditukar dengan cara itu. Penjimatan, pembaikan, pengasingan kerosakan dan apa yang operator panggil "jejari letupan" - berapa banyak yang turun apabila satu elemen gagal - semua berubah.
Perolehan dan kitaran hayat.Pluggables memberi operator leverage: berbilang vendor saling kendali, alat ganti mudah, peningkatan tambahan. Sistem optik yang lebih bersepadu menyempitkan medan itu dan mengikat optik kepada kitaran hayat suis. Ini adalah kos sebenar yang tiada kaitan dengan prestasi optik.
Ringkasan yang jujur ialah MSM bukan sekadar menurunkan kuasa. Ia mengalihkan kerumitan - keluar dari laluan elektrik dan ke dalam pembungkusan, reka bentuk terma, hasil dan operasi medan.
MSM lwn Optik Boleh Pasang lwn LPO: Mana Yang Harus Anda Pilih?
MSM biasanya ditimbang dengan dua alternatif: optik boleh pasang konvensional dan Optik Boleh Palam Linear (LPO). Ia berkaitan tetapi menyelesaikan masalah yang berbeza, dan bagi kebanyakan pasukan, pilihan jangka-realistik yang realistik ialah antara boleh pasang dan LPO, dengan MSM dijejak untuk penjanaan platform seterusnya.
| Seni bina | Di mana optik duduk | Kelebihan utama | Had utama | Paling sesuai |
|---|---|---|---|---|
| Optik boleh pasang | Sangkar modul-panel hadapan | Matang, berbilang-penjual, panas-boleh tukar, berasaskan standard- | Kuasa lebih tinggi setiap bit (~15–20 pJ/bit pada 800G) dan had capaian-elektrik pada kelajuan tinggi | Penerapan pusat data, perusahaan dan telekom yang luas |
| LPO | Faktor bentuk boleh pasang panel-depan, laluan isyarat yang dipermudahkan | Mengalih keluar DSP atas kapal; biasanya kuasa 30–50% lebih rendah daripada pemalam berasaskan DSP-, mengekalkan model operasi boleh pasang | Memerlukan kawalan integriti-peringkat{1}}sistem yang lebih ketat; jangkauan lebih pendek | Pautan AI sensitif-jangkauan pendek, berkuasa- |
| MSM | Enjin optik pada substrat ASIC suis | Ketumpatan lebar jalur tertinggi dan kuasa terendah setiap bit (~5 pJ/bit sasaran); mengalih keluar siling ketumpatan panel-depan | Kebolehservisan yang lebih keras, pembungkusan, reka bentuk terma dan kematangan ekosistem | -Penukaran AI/HPC berskala tinggi, terutamanya fabrik-meningkatkan |
Rangka kerja keputusan praktikal:
- Pilih optik boleh pasangapabila fleksibiliti operasi, berbilang-jimat vendor dan penggantian medan pantas paling penting - yang masih merupakan kebanyakan rangkaian.
- Pertimbangkan LPOapabila anda memerlukan kuasa dan kependaman yang lebih rendah pada jarak pendek tetapi ingin mengekalkan model boleh pasang yang biasa. LPO ialah-jambatan berisiko yang lebih rendah, dan ia mempunyai penyokong terkemuka - di OFC 2025, pengasas bersama-Arista Andy Bechtolsheim terusberhujah untuk LPO sebagai alternatif-istilah yang lebih baik.
- Jejaki MSMapabila ketumpatan lebar jalur, kuasa setiap bit dan penskalaan jangka panjang-melepasi 800G melebihi modul-kebolehkhidmatan tahap - dan terutamanya untuk skala-fabrik dalam kelompok AI.
Pembingkaian yang paling membantu: MSM bukanlah keputusan pembelian modul, ia ialah suis-keputusan seni bina sistem. Perlakukan seperti itu dan kebanyakan kekeliruan akan hilang.
Faedah Co-Optik Berpakej untuk Rangkaian AI
Faedah tajuk ialah kecekapan kuasa pada skala. Broadcom mendakwa kira-kira 30% penjimatan kuasa dan 40% lebih rendah kos optik setiap bit daripada platform MSMnya, di samping ketumpatan lebar jalur pada susunan 1 Tbps setiap milimeter. Jurang tenaga-setiap-bit - kira-kira 15 pJ/bit untuk pluggable berbanding sasaran 5 pJ/bit untuk MSM - ialah apa yang bertukar menjadi megawatt tahap kemudahan-merentas gugusan besar.
Ketumpatan jalur lebar ialah faedah kedua, dan ia adalah struktur dan bukannya tambahan. Dengan melarikan diri dari plat muka, CPO mengalih keluar siling panel-depan yang mengekang reka bentuk boleh pasang apabila kapasiti suis melepasi kira-kira 102.4 Tbps. Kependaman juga boleh bertambah baik apabila laluan isyarat dipermudahkan, walaupun kependaman hendaklah sentiasa dinilai pada tahap sistem penuh, bukan hanya pada enjin optik.
Data kebolehpercayaan mula tiba juga, yang penting untuk teknologi yang lama terperangkap pada "menjanjikan." Pada Oktober 2025, Broadcom melaporkan bahawa Meta menguji penyelesaian MSMnya selama satu juta pautan-jam tanpa satu kepak pautan dalam-pencirian makmal suhu tinggi - jenis bukti yang diperlukan oleh pengendali sebelum mempercayai optik yang tidak-boleh diservis dalam pengeluaran.
Cabaran MSM dan Halangan Penggunaan
Cabarannya adalah nyata, dan kebanyakannya bukan optik. Ia adalah masalah pembungkusan, terma, operasi dan ekosistem.
Pengurusan termaadalah yang paling sukar. Enjin terletak di sebelah ASIC panas, dan resonator gelang khususnya memerlukan pemanasan aktif untuk kekal pada-panjang gelombang - jadi reka bentuk perlu menguruskan haba yang dijana dan bergantung pada enjin. Hanyutan suhu secara langsung mengancam-kebolehpercayaan jangka panjang.
Pembungkusan dan hasildatang seterusnya. Penyepaduan bersama-mati elektronik dan fotonik memerlukan pembungkusan lanjutan, penjajaran ketat dan kaedah ujian yang masih matang. Hasil dan kebolehkilangan, bukan prestasi optik mentah, selalunya pengeluaran volum pintu.
Kebolehkhidmatan dan jejari letupanmenukar model operasi. Sumber laser boleh pluggable mengurangkan kes terburuk, tetapi pengendali masih kehilangan aliran kerja "tarik dan ganti" mudah dan keselesaan berbilang vendor yang boleh ditukar ganti.
Kesediaan ekosistemmengikatnya bersama-sama. MSM bergantung pada penyelarasan merentas-penjual silikon,-pembekal enjin optik, pembuat laser,{3}}pembekal sambungan gentian, rakan kongsi pembungkusan dan pengendali awan, sejajar dengan spesifikasi daripada badan sepertiForum Kerja Internet Optik (OIF)dan IEEE. Penyelarasan itu terbentuk tetapi tidak selesai.
Konsensus pasaran mencerminkan ini. Malah penganalisis yakin tentang teknologi -SemiAnalysis menjangkakan tiada keluk penggunaan pantas untuk skala-CPO dalam kalangan hyperscaler dalam masa terdekat, walaupun pengendali yang sama komited kepada pembekal untuk-meningkatkan. MSM berkembang dahulu di mana faedahnya jelas mewajarkan kerumitan: kilang AI yang sangat besar, fabrik berskala besar dan kelompok HPC.
Bilakah Pusat Data AI Perlu Pertimbangkan-Optik Berbungkus Bersama?
Perhatikan CPO jika peta jalan anda termasuk suis radix-yang sangat tinggi, pautan 800G atau 1.6T, gugusan GPU yang besar atau sasaran-setiap-bit kuasa yang ketat - dan terutamanya jika reka bentuk semasa anda sudah dikekang oleh kuasa, penyejukan, integriti isyarat atau ketumpatan plat muka. Apabila kos dan kesukaran untuk menskalakan seni bina boleh pasang terus meningkat, pertukaran CPO-mula kelihatan menguntungkan.
MSM mungkin bukan langkah segera yang betul jika keutamaan anda ialah fleksibiliti operasi, penggantian pantas, pilihan pembekal yang luas dan peningkatan tambahan. Untuk kebanyakan pusat data-perusahaan dan am, optik boleh pasang matang kekal sesuai pada hari ini, dengan LPO sebagai pilihan-kuasa yang lebih rendah untuk-jangkauan, pautan sensitif kuasa-pendek.
Adakah MSM akan Menggantikan Optik Boleh Pasang?
Bukan dalam tempoh terdekat. Transceiver boleh pasang mempunyai rantaian bekalan yang matang, sokongan standard yang luas, kesalingoperasian berbilang{1}}vendor dan model operasi yang terbukti, dan mereka akan terus menyediakan kebanyakan aplikasi pusat data, perusahaan, telekom dan awan.Produk MSM sedia penggunaan-hanya tiba pada tahun 2025, dengan penggunaan skala hiper skala pertama-keluar dijangka pada tahun 2026 pada-platform suis generasi seterusnya.
Gambaran yang lebih jelas ialah ekosistem berlapis. Optik boleh pasang kekal arus perdana. LPO berfungsi sebagai-jambatan kuasa yang lebih rendah yang mengekalkan model boleh pasang. Dan MSM menjadi pusat di mana lebar jalur, kuasa dan ketumpatan menolak apa yang boleh dilakukan oleh optik-panel hadapan - paling tegas dalam skala-fabrik AI, di mana ia diletakkan sebagai pemacu utama pertumbuhan lebar jalur untuk bahagian akhir dekad ini. Masa depan bukanlah satu seni bina yang menang; ia setiap satu dipadankan dengan prestasi, kos dan keperluan operasi yang berbeza.
Soalan Lazim
S: Apakah maksud MSM?
J: CPO singkatan kepada Co-Packaged Optics, seni bina yang meletakkan enjin optik berdekatan dengan suis ASIC atau pakej pemproses dan bukannya di panel hadapan.
S: Adakah MSM sama dengan fotonik silikon?
J: Tidak. Fotonik silikon ialah platform fabrikasi untuk membina litar bersepadu fotonik. MSM ialah seni bina sistem yang boleh menggunakan fotonik silikon sebagai teknologi yang membolehkan.
S: Apakah perbezaan antara MSM dan LPO?
J: LPO mengekalkan format modul boleh pasang tetapi mengalih keluar DSP atas kapal untuk mengurangkan kuasa dan kependaman, biasanya menjimatkan 30 hingga 50% berbanding pemalam berasaskan DSP-. MSM menggerakkan enjin optik ke substrat ASIC dan mengubah seni bina sistem secara lebih asas.
S: Adakah MSM sebenarnya mengurangkan penggunaan kuasa?
J: Ia mengurangkan tenaga setiap bit dengan ketara - daripada kira-kira 15 pJ/bit untuk pemalam ke arah sasaran 5 pJ/bit - dengan menghapuskan kesan elektrik yang panjang dan retimer DSP. Perhatikan nuansa: MSM adalah cekap setiap bit, tetapi ia bukanlah komponen kuasa-rendah, kerana laser dan resonator gelang masih memperoleh kuasa, termasuk untuk kawalan terma.
S: Apakah peranan yang dimainkan oleh fotonik silikon dalam MSM?
J: Fotonik silikon menyediakan enjin optik bersepadu di tengah-tengah kebanyakan reka bentuk MSM. Menyusun acuan elektronik pada cetakan fotonik - seperti dalam proses COUPE TSMC - ialah perkara yang membolehkan enjin optik berada pada substrat suis.
S: Apakah halangan utama untuk menerima pakai MSM?
J: Pengurusan terma bersebelahan dengan ASIC panas, kerumitan pembungkusan dan hasil, kebolehkhidmatan medan yang berkurangan dan jejari letupan yang lebih besar, dan kematangan ekosistem dan piawaian. Tiada satu pun daripada ini terutamanya mengenai prestasi optik.
S: Adakah MSM tersedia secara komersial lagi?
J: Produk sedia-penggunaan tiba pada tahun 2025, dengan pencapaian kebolehpercayaan seperti ujian satu-juta-pautan-jam Broadcom dengan Meta. Pengerahan skala besar pertama-dijangkakan pada tahun 2026, tetapi penggunaan meluas akan beransur-ansur dan tidak sekata.
S: Sekiranya pusat data perusahaan mengambil berat tentang MSM sekarang?
J: Bagi kebanyakan perusahaan, bukan sebagai pembelian segera. Perlu difahami sebagai input peta jalan, tetapi optik boleh pasang - dan LPO untuk kuasa-jangkauan pendek sensitif - kekal lebih sesuai sehingga lebar jalur, kuasa atau ketumpatan benar-benar memaksa perubahan.
Kesimpulan
Co-Optik Berpakej ialah salah satu anjakan seni bina yang paling berbangkit dalam-perangkaian pusat data berkelajuan tinggi. Dengan mengalihkan penukaran optik ke substrat suis, ia mengurangkan tenaga setiap bit ke arah 5 pJ/bit, meningkatkan ketumpatan lebar jalur melepasi siling panel-depan dan memberikan rangkaian AI dan HPC laluan untuk melangkaui 800G dan 1.6T. Bukti telah beralih daripada perisian slaid kepada produk penghantaran dan data kebolehpercayaan sebenar.
Tetapi MSM bukanlah penurunan-pengganti untuk optik boleh pasang. Ia memperdagangkan masalah jangkauan-elektrik untuk pembungkusan, terma, gentian-pengurusan dan pengendalian - dan ia mengecilkan pengendali leverage perolehan yang biasa dilakukan. Bagi kebanyakan pasukan, postur yang betul adalah berlapis-lapis: kekalkan optik boleh pasang matang di tempat yang sesuai, gunakan LPO untuk -jalur pendek kuasa yang lebih rendah dan jejak CPO untuk-generasi tinggi-fabrik AI dan HPC berketumpatan tinggi, terutamanya skala-. Peralihan mental utama adalah mudah: MSM bukanlah keputusan pembelian modul, ia ialah suis-keputusan seni bina sistem - dan atas dasar itu, ia sudah pun tergolong dalam sebarang perbualan peta jalan rangkaian AI yang serius.
