Lumentum es una compañía especializada en comunicaciones ópticas y fotónica, con operaciones que abarcan láseres, componentes ópticos y soluciones de comunicación de alta velocidad. Ante la rápida evolución de la infraestructura de IA, Lumentum aprovecha su experiencia en dispositivos ópticos para participar en la cadena de suministro de CPO, fotónica de silicio y conexiones ópticas de alta velocidad, suministrando componentes clave para la conectividad de centros de datos de próxima generación.
El desarrollo del CPO es esencial para desbloquear el rendimiento de chips de IA y definir la arquitectura futura de las redes de centros de datos. Con la creciente demanda de comunicaciones ópticas de 800G y 1,6T y la expansión de clústeres de IA, la tecnología de interconexión óptica pasa de ser una solución auxiliar a convertirse en un pilar de la infraestructura de IA.
Qué es el CPO (Co-Packaged Optics)
CPO (Co-Packaged Optics) es una tecnología avanzada de interconexión que integra dispositivos ópticos y chips centrales en un único sistema. Su objetivo es reducir la distancia de transmisión de datos entre chips y módulos ópticos, optimizando la eficiencia de la comunicación de alta velocidad. Las redes de centros de datos tradicionales emplean una arquitectura de módulos ópticos discretos: los chips en servidores o switches procesan datos y los módulos ópticos externos se conectan mediante interfaces eléctricas, convirtiendo señales entre dominios eléctricos y ópticos.
Esta arquitectura ha impulsado el desarrollo de internet y la computación en la nube durante años. Sin embargo, el crecimiento acelerado de los centros de datos de IA plantea nuevos retos al modelo tradicional.
Las tareas de entrenamiento de IA requieren colaboración intensiva entre GPU, con volúmenes de intercambio de datos entre clústeres de GPU mucho mayores que en aplicaciones convencionales. Para entrenar modelos de IA a gran escala se necesitan más chips de conmutación de alta velocidad y mayor conectividad de red. A medida que aumentan las velocidades de transmisión, las conexiones eléctricas de alta velocidad entre chips y módulos ópticos generan más pérdida de señal y consumo energético. En los umbrales de 800G y 1,6T, las arquitecturas tradicionales afrontan atenuación de señal, desafíos térmicos y menor eficiencia energética.
CPO replantea este paradigma de conexión. Al ubicar el motor óptico junto al chip de conmutación, CPO acorta el trayecto de la señal eléctrica de alta velocidad, reduce la pérdida de señal y disminuye el consumo energético, convirtiéndose en una tecnología clave para las redes de centros de datos de IA de nueva generación.
Los principales fabricantes de chips, proveedores de equipos de red y empresas de comunicaciones ópticas están impulsando activamente la tecnología CPO.
Diferencias clave entre CPO y módulos ópticos tradicionales
La diferencia principal entre CPO y los módulos ópticos tradicionales está en cómo los componentes ópticos se conectan al chip.
Arquitectura de módulo óptico tradicional: chip → interfaz eléctrica → módulo óptico → fibra óptica
Arquitectura CPO: chip + motor óptico → conexión directa a fibra óptica
En los sistemas tradicionales, los datos del chip se convierten en señales eléctricas de alta velocidad y se envían a un módulo óptico externo para la conversión electro-óptica. Al aumentar la velocidad, este trayecto eléctrico se convierte en un cuello de botella. CPO mejora la eficiencia de conversión acercando la interfaz óptica al chip.
Los principales diferenciadores incluyen:
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Consumo energético: El uso de energía es un coste importante en centros de datos de IA. A medida que crece el número de GPU, también lo hace el consumo de red. Los enlaces eléctricos cortos de CPO ayudan a reducir el consumo energético en comunicaciones.
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Ancho de banda: Los clústeres de IA demandan intercambio de datos ultrarrápido. Aunque los módulos ópticos tradicionales evolucionan, tasas más altas incrementan la complejidad del sistema. CPO ofrece una arquitectura más adecuada para entornos de alto ancho de banda.
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Diseño de sistema: Los módulos ópticos tradicionales ofrecen modularidad para facilitar mantenimiento y reemplazo. CPO, por su parte, requiere codiseño entre chips, encapsulado y óptica, elevando el nivel de fabricación.
CPO no es un reemplazo directo de los módulos ópticos tradicionales, sino una nueva vía técnica para escenarios de computación de IA de alto rendimiento.
Por qué los chips de IA impulsan la adopción de CPO
La mejora continua del rendimiento de los chips de IA es un factor clave en el interés por CPO. Los aceleradores de IA modernos ofrecen mayor capacidad de cómputo, y cada GPU o chip de IA gestiona conjuntos de datos más grandes. Para maximizar el rendimiento, es necesario conectar múltiples nodos de cómputo mediante redes de alta velocidad.
En centros de datos de IA a gran escala, las tareas se distribuyen entre grandes clústeres de GPU. Por ejemplo, entrenar un modelo de lenguaje grande puede requerir miles de GPU intercambiando parámetros y resultados simultáneamente.
Esto exige una conectividad de red acorde. Si la velocidad de red es insuficiente, incluso las GPU más potentes pueden estar infrautilizadas por retrasos en la transferencia de datos. Las interconexiones electrónicas tradicionales enfrentan retos crecientes a altas velocidades:
Por ello, la industria de IA busca nuevos paradigmas de interconexión. El valor de CPO reside en eliminar los cuellos de botella de conectividad tradicionales, permitiendo un intercambio de datos más eficiente entre chips de alta velocidad.
Con el aumento de cargas de inferencia de IA, los centros de datos deben entrenar modelos grandes y procesar solicitudes masivas en tiempo real, elevando los requisitos de redes de baja latencia y alto ancho de banda.
Estrategia de Lumentum para interconexiones ópticas de nueva generación
Lumentum (LITE) es líder global en comunicaciones ópticas y tecnología láser, con fortalezas en dispositivos fotónicos, láseres y componentes de comunicaciones de alta velocidad. Dentro de la cadena de suministro de CPO, Lumentum no fabrica chips de IA, sino que suministra componentes ópticos esenciales para la conectividad óptica de alta velocidad.
Aunque las arquitecturas CPO reducen la distancia entre chips y módulos ópticos, siguen requiriendo fuentes de luz de alto rendimiento, motores ópticos y dispositivos ópticos avanzados.
Los láseres son especialmente vitales, influyendo directamente en el rendimiento de las comunicaciones ópticas. Las redes de IA de alta velocidad requieren señales ópticas moduladas estables y rápidas, donde los láseres determinan la calidad de señal, velocidad y fiabilidad del sistema. La experiencia de Lumentum en fotónica le posiciona como actor clave en el mercado de interconexión óptica de alta velocidad.
A medida que los centros de datos de IA migran a velocidades mayores, la demanda crece en:
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Láseres de alta velocidad
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Componentes ópticos para chips
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Dispositivos de fotónica de silicio
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Soluciones de comunicaciones de alta velocidad
Estas áreas se alinean con el enfoque técnico de Lumentum. Conforme avanza la comercialización de CPO, la importancia de los proveedores de dispositivos ópticos seguirá creciendo; independientemente de la arquitectura, los componentes ópticos de alto rendimiento son fundamentales para la conectividad de alta velocidad.
Sinergia entre fotónica de silicio y CPO
La fotónica de silicio es clave para el CPO. En términos simples, la fotónica de silicio utiliza la fabricación madura de semiconductores para integrar dispositivos ópticos en chips de silicio.
Mientras las comunicaciones ópticas tradicionales dependen de componentes ópticos discretos, la fotónica de silicio busca mayor integración, reduciendo costes y mejorando el rendimiento.
CPO y fotónica de silicio tienen gran sinergia:
Juntas, mejoran la eficiencia de transmisión en redes de centros de datos.
Para centros de datos de IA, esta sinergia es crucial.
A medida que crece el rendimiento de chips de IA, la velocidad de transferencia de datos debe acompañar. Depender de muchos módulos ópticos discretos incrementa la complejidad y el consumo energético.
La fotónica de silicio reduce el tamaño de los componentes ópticos y mejora la eficiencia de fabricación, mientras que CPO acorta la distancia entre chips y módulos ópticos. Juntos, impulsan la evolución de arquitecturas de interconexión de alta velocidad.
Las principales empresas globales de semiconductores y comunicaciones ópticas investigan en fotónica de silicio y CPO.
Lumentum tiene una base técnica sólida, con amplia experiencia en I+D de láseres y dispositivos fotónicos. Las fuentes de luz, moduladores y componentes ópticos son esenciales para sistemas de fotónica de silicio y CPO.
A medida que el CPO pasa de la validación en laboratorio al despliegue masivo, las compañías con experiencia en fotónica están bien posicionadas para aprovechar nuevas oportunidades.
El auge del CPO como tecnología central de infraestructura de IA ha atraído a líderes de la cadena de suministro como Lumentum, Broadcom y Marvell, cada uno con un posicionamiento técnico específico.
Lumentum es principalmente un proveedor de dispositivos de comunicaciones ópticas.
Sus fortalezas son los láseres, componentes ópticos y tecnología fotónica. En arquitecturas CPO, Lumentum se enfoca en fuentes de luz y componentes ópticos, suministrando los dispositivos básicos para transferencias de datos de alta velocidad.
Broadcom Inc. está orientada a infraestructura a nivel de sistema.
Broadcom es clave en chips de conmutación para centros de datos y participa en ASIC de red, chips de conectividad y soluciones de infraestructura de IA. En CPO, destaca por sus capacidades en chips y sistemas de red.
Por ejemplo, los centros de datos de IA requieren chips de conmutación de alta velocidad para gestionar el tráfico entre clústeres masivos de GPU, área en la que Broadcom sobresale.
Marvell Technology, Inc. se centra en conectividad de centros de datos, chips de red y tecnologías de conversión optoelectrónica.
Marvell tiene posiciones fuertes en interconexiones de alta velocidad, redes de centros de datos, conectividad de almacenamiento y chips de comunicaciones ópticas.
En resumen:
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Lumentum: dispositivos ópticos y tecnología láser
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Broadcom: chips de red y plataformas de sistema
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Marvell: chips de conectividad e infraestructura de datos
La comercialización de CPO requiere avances coordinados en chips, encapsulado, óptica y equipos de red, no depende de una sola empresa.
Desafíos de comercialización para CPO
Aunque el CPO se considera el futuro de las interconexiones ópticas para IA, quedan obstáculos para su adopción masiva.
Complejidad de fabricación: Los módulos ópticos tradicionales son modulares y permiten reemplazos sencillos. La integración de óptica y chips en CPO dificulta fabricación y mantenimiento.
Esto exige capacidades avanzadas de encapsulado, pruebas y colaboración en la cadena de suministro.
Estándares industriales: El ecosistema de centros de datos incluye fabricantes de chips, proveedores de servidores, fabricantes de equipos de red y proveedores de nube. Hay requisitos divergentes para arquitecturas CPO, estándares de interfaz y métodos de aplicación.
Unificación de estándares industriales es esencial para escalar el despliegue de CPO.
Coste: Aunque el CPO promete menor consumo energético a largo plazo, los costes iniciales de I+D y fabricación son elevados. Para grandes actores de la nube, las ventajas tecnológicas deben traducirse en retorno de inversión.
Si los costes de dispositivos CPO bajan lentamente, los módulos ópticos tradicionales pueden persistir en ciertos mercados.
Gestión térmica y fiabilidad: Al aumentar la densidad de dispositivos en centros de datos de IA y colocar chips y óptica en mayor proximidad, garantizar la estabilidad requiere nuevas soluciones de ingeniería.
Por tanto, la evolución del CPO es un proceso gradual, no un simple reemplazo tecnológico.
El futuro de las interconexiones ópticas de IA de nueva generación
La evolución de la interconexión óptica para IA se basará en tres pilares: mayor velocidad, menor consumo energético y mayor integración.
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Mejoras de velocidad: Los centros de datos migran de 400G a 800G en comunicaciones ópticas, y conforme crecen los clústeres de IA, 1,6T y más serán los próximos hitos. Esto impulsará innovación continua en láseres, chips ópticos y encapsulado.
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Adopción masiva de CPO: El CPO está en fase de industrialización, pero a medida que aumentan la potencia de chips de IA y la demanda de red, su valor se expande. CPO debutará en centros de datos de IA a hiperescala y se extenderá a escenarios de computación de alto rendimiento.
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Computación óptica y fotónica avanzada: A medida que los modelos de IA aumentan en complejidad, las arquitecturas electrónicas tradicionales pueden alcanzar sus límites. Computación óptica, fotónica de silicio y sistemas fotónicos avanzados serán componentes vitales de la infraestructura de cómputo. Para Lumentum, la oportunidad a largo plazo está en la actualización de las comunicaciones ópticas en toda la industria.
El auge de la IA impulsa no solo la demanda de GPU, sino una actualización integral de conectividad de red, transferencia de datos y tecnología de infraestructura. Las interconexiones ópticas se convierten en un pilar del ecosistema de IA.
Conclusión
CPO (Co-Packaged Optics) está emergiendo como tecnología clave de interconexión de alta velocidad para centros de datos de IA de nueva generación. A medida que los modelos de IA crecen, los clústeres de GPU requieren mayor ancho de banda y menor latencia, exponiendo los límites de potencia y rendimiento de arquitecturas tradicionales de módulos ópticos. Al integrar componentes ópticos y chips, CPO reduce distancias de transmisión de señales de alta velocidad y mejora la eficiencia de red. Los avances en fotónica de silicio aceleran la integración de sistemas ópticos, sentando las bases para redes de IA de alta velocidad.
Lumentum (LITE), como líder en comunicaciones ópticas y tecnología láser, actúa como proveedor de dispositivos ópticos y láser dentro de la cadena de suministro de CPO. Broadcom lidera en chips de red y Marvell en chips de conectividad, mientras Lumentum se centra en el segmento fotónico.
La comercialización de CPO aún enfrenta desafíos en fabricación, coste, estandarización y fiabilidad. A medida que los centros de datos de IA crecen, la importancia de las interconexiones ópticas de alta velocidad aumentará.
Desde la perspectiva de la industria, la competencia en IA se traslada del cómputo puro a la capacidad de transmisión de datos. CPO, fotónica de silicio y comunicaciones ópticas de alta velocidad serán esenciales para la infraestructura de IA de próxima generación, con empresas como Lumentum desempeñando un papel clave en esta evolución tecnológica.
