Mengapa CPO menjadi sorotan di industri AI? Bagaimana Lumentum mempercepat pengembangan teknologi optical interconnect generasi terbaru?

Lumentum adalah perusahaan yang mengkhususkan diri di bidang komunikasi optik dan fotonik, dengan operasi inti meliputi laser, komponen optik, dan solusi komunikasi berkecepatan tinggi. Seiring pesatnya perkembangan infrastruktur AI, Lumentum memanfaatkan keahliannya dalam perangkat optik untuk berperan di rantai pasokan CPO, silicon photonics, dan optical interconnect berkecepatan tinggi—menyediakan komponen utama bagi konektivitas pusat data generasi berikutnya.

Kemajuan CPO sangat penting, bukan hanya untuk mengoptimalkan performa chip AI, tetapi juga untuk membentuk arsitektur masa depan jaringan pusat data. Seiring meningkatnya permintaan komunikasi optik 800G dan 1,6T serta skala klaster AI yang terus tumbuh, teknologi optical interconnect beralih dari solusi tambahan menjadi elemen fundamental infrastruktur AI.

Apa Itu CPO (Co-Packaged Optics)

CPO (Co-Packaged Optics) adalah teknologi interkoneksi canggih yang mengintegrasikan perangkat optik dan chip inti dalam satu sistem. Tujuannya adalah meminimalkan jarak transmisi data antara chip dan modul optik, sehingga meningkatkan efisiensi komunikasi berkecepatan tinggi. Jaringan pusat data tradisional umumnya menggunakan arsitektur modul optik terpisah: chip di server atau switch menangani pemrosesan data, sementara modul optik eksternal terhubung melalui antarmuka listrik untuk mengonversi sinyal antara domain listrik dan optik.

Arsitektur ini telah menopang pertumbuhan internet dan cloud computing selama puluhan tahun. Namun, seiring pesatnya ekspansi pusat data AI, model tradisional menghadapi tantangan baru.

Tugas pelatihan AI membutuhkan kolaborasi GPU secara intensif, dengan volume pertukaran data antar klaster GPU jauh melampaui aplikasi tradisional. Untuk mendukung pelatihan model AI skala besar, diperlukan lebih banyak chip switching berkecepatan tinggi dan konektivitas jaringan. Seiring peningkatan kecepatan transmisi, koneksi listrik berkecepatan tinggi antara chip dan modul optik menyebabkan kehilangan sinyal dan konsumsi daya yang lebih tinggi. Pada ambang komunikasi 800G dan 1,6T, arsitektur tradisional menghadapi atenuasi sinyal, tantangan manajemen termal, dan penurunan efisiensi energi.

CPO secara fundamental mengubah paradigma koneksi ini. Dengan menempatkan optical engine di dekat chip switching, CPO memperpendek jalur sinyal listrik berkecepatan tinggi, mengurangi kehilangan sinyal, dan menurunkan konsumsi daya sistem—menjadikannya teknologi kunci untuk jaringan pusat data AI generasi berikutnya.

Produsen chip utama, vendor perangkat jaringan, dan perusahaan komunikasi optik secara aktif mengembangkan teknologi CPO.

Perbedaan Utama antara CPO dan Modul Optik Tradisional

Perbedaan utama antara CPO dan modul optik tradisional terletak pada cara komponen optik terhubung ke chip.

Arsitektur modul optik tradisional: chip → antarmuka listrik → modul optik → serat optik

Arsitektur CPO: chip + optical engine → koneksi serat optik langsung

Pada sistem tradisional, data yang dihasilkan chip terlebih dahulu diubah menjadi sinyal listrik berkecepatan tinggi, lalu dikirim ke modul optik eksternal untuk konversi elektro-optik. Seiring peningkatan kecepatan, jalur listrik ini menjadi hambatan performa. CPO meningkatkan efisiensi konversi dengan mendekatkan antarmuka optik ke chip.

Pembeda utama meliputi:

1. Konsumsi daya: Energi adalah salah satu komponen biaya terbesar di pusat data AI. Semakin banyak GPU, semakin besar konsumsi daya jaringan. Jalur listrik berkecepatan tinggi yang lebih pendek pada CPO membantu menekan konsumsi energi komunikasi.

2. Bandwidth: Klaster AI masa depan menuntut pertukaran data ultra-cepat. Sementara modul optik tradisional terus berkembang, laju yang lebih tinggi meningkatkan kompleksitas sistem. CPO menawarkan arsitektur yang lebih optimal untuk lingkungan bandwidth tinggi.

3. Desain sistem: Modul optik tradisional menawarkan modularitas tinggi untuk kemudahan pemeliharaan dan penggantian. Sebaliknya, CPO menuntut co-design antara chip, packaging, dan optik, sehingga meningkatkan standar manufaktur.

CPO bukan sekadar pengganti modul optik lama—ini adalah jalur teknologi baru untuk skenario komputasi AI berkinerja tinggi.

Mengapa Chip AI Mempercepat Adopsi CPO

Peningkatan performa chip AI yang konsisten menjadi pendorong utama minat terhadap CPO. Akselerator AI modern menghadirkan komputasi yang terus meningkat, dengan setiap GPU atau chip AI menangani kumpulan data yang lebih besar. Untuk memaksimalkan performa ini, beberapa node komputasi harus dihubungkan melalui jaringan berkecepatan tinggi.

Di pusat data AI skala besar, tugas komputasi didistribusikan ke klaster GPU dalam jumlah besar. Misalnya, pelatihan model bahasa besar dapat memerlukan ribuan GPU yang secara simultan bertukar parameter model dan hasil.

Ini menuntut konektivitas jaringan yang sepadan. Jika kecepatan jaringan tertinggal, bahkan GPU paling kuat pun dapat kurang dimanfaatkan akibat keterlambatan transfer data. Interkoneksi elektronik tradisional menghadapi tantangan yang semakin berat pada kecepatan tinggi:

• Jarak sinyal berkecepatan tinggi yang lebih pendek

• Konsumsi daya yang meningkat

• Tantangan manajemen termal yang lebih berat

Sebagai akibatnya, industri AI mencari paradigma interkoneksi baru. Nilai CPO terletak pada kemampuannya mengatasi hambatan konektivitas tradisional, memungkinkan pertukaran data lebih efisien antar chip berkecepatan tinggi.

Seiring meningkatnya beban kerja inferensi AI, pusat data tidak hanya harus melatih model besar, tetapi juga memproses permintaan pengguna secara real time—meningkatkan tuntutan terhadap jaringan berlatensi rendah dan bandwidth tinggi.

Strategi Lumentum untuk Optical Interconnect Generasi Berikutnya

Lumentum (LITE) adalah pemimpin global di bidang komunikasi optik dan teknologi laser, dengan kekuatan inti pada perangkat fotonik, laser, dan komponen komunikasi berkecepatan tinggi. Dalam rantai pasokan CPO, Lumentum tidak memproduksi chip AI secara langsung, melainkan menyediakan komponen optik penting yang dibutuhkan untuk konektivitas optik berkecepatan tinggi.

Meskipun arsitektur CPO mengurangi jarak antara chip dan modul optik, tetap diperlukan sumber cahaya berkinerja tinggi, optical engine, dan perangkat optik canggih.

Laser merupakan elemen yang sangat vital, secara langsung memengaruhi performa komunikasi optik. Jaringan AI berkecepatan tinggi memerlukan sinyal optik termodulasi yang stabil dan cepat, di mana laser menentukan kualitas sinyal, kecepatan transmisi, dan keandalan sistem secara keseluruhan. Keahlian mendalam Lumentum di bidang fotonik menempatkannya sebagai pemain utama di pasar optical interconnect berkecepatan tinggi.

Seiring pusat data AI beralih ke kecepatan lebih tinggi, permintaan meningkat untuk:

• Laser berkecepatan tinggi

• Komponen chip optik

• Perangkat silicon photonics

• Solusi komunikasi berkecepatan tinggi

Area ini sangat selaras dengan fokus teknis Lumentum. Seiring percepatan komersialisasi CPO, peran pemasok perangkat optik akan semakin penting—apa pun arsitektur pusat data, komponen optik berkinerja tinggi adalah fondasi untuk konektivitas berkecepatan tinggi.

Sinergi antara Silicon Photonics dan CPO

Silicon photonics adalah penggerak utama bagi CPO. Silicon photonics memanfaatkan manufaktur semikonduktor yang matang untuk mengintegrasikan perangkat optik ke platform chip silikon.

Jika komunikasi optik tradisional bergantung pada komponen optik terpisah, silicon photonics bertujuan mencapai integrasi lebih tinggi—menurunkan biaya dan meningkatkan performa.

CPO dan silicon photonics sangat bersinergi:

• CPO mengatasi integrasi erat antara chip dan sistem optik

• Silicon photonics memungkinkan lebih banyak fungsi optik terintegrasi langsung di platform chip

Kombinasi keduanya semakin meningkatkan efisiensi transmisi jaringan pusat data.

Untuk pusat data AI, sinergi ini sangat penting.

Seiring lonjakan performa chip AI, kecepatan transfer data juga harus mengikuti. Ketergantungan pada banyak modul optik terpisah meningkatkan kompleksitas sistem dan konsumsi daya.

Silicon photonics memperkecil ukuran komponen optik dan meningkatkan efisiensi manufaktur, sementara CPO memperpendek jarak antara chip dan modul optik. Bersama-sama, keduanya mendorong evolusi arsitektur interkoneksi berkecepatan tinggi generasi berikutnya.

Perusahaan semikonduktor dan komunikasi optik global terkemuka terus mengembangkan penelitian di bidang silicon photonics dan CPO.

Lumentum memiliki fondasi teknis kuat di bidang ini, dengan penelitian dan pengembangan jangka panjang pada laser dan perangkat fotonik. Sumber cahaya, modulator, dan komponen optik merupakan bagian penting dari sistem silicon photonics dan CPO.

Seiring transisi CPO dari validasi laboratorium ke penerapan luas, perusahaan dengan keahlian fotonik mendalam siap meraih peluang industri baru.

Lumentum vs. Broadcom dan Marvell dalam Ekosistem CPO

Kebangkitan CPO sebagai teknologi inti infrastruktur AI menarik sejumlah pemimpin rantai pasok—terutama Lumentum, Broadcom, dan Marvell, yang masing-masing memiliki posisi teknis berbeda.

Lumentum pada dasarnya adalah pemasok perangkat komunikasi optik.

Kekuatan utamanya ada pada laser, komponen optik, dan teknologi fotonik. Dalam arsitektur CPO, Lumentum berfokus pada sumber cahaya dan komponen optik, menyediakan perangkat dasar untuk transfer data berkecepatan tinggi.

Broadcom Inc. lebih berfokus pada infrastruktur tingkat sistem.

Broadcom adalah pemain utama di chip switching pusat data, serta aktif di ASIC jaringan, chip konektivitas, dan solusi infrastruktur AI. Dalam CPO, keunggulan Broadcom berasal dari kemampuan chip dan sistem jaringan.

Sebagai contoh, pusat data AI membutuhkan chip switching berkecepatan tinggi untuk mengelola lalu lintas antar klaster GPU masif—area di mana Broadcom unggul.

Marvell Technology, Inc. berfokus terutama pada konektivitas pusat data, chip jaringan, dan teknologi konversi optoelektronik.

Marvell memiliki posisi kuat di interkoneksi berkecepatan tinggi, termasuk jaringan pusat data, konektivitas penyimpanan, dan chip komunikasi optik.

Ringkasnya:

• Lumentum: perangkat optik dan teknologi laser

• Broadcom: chip jaringan dan platform sistem

• Marvell: chip konektivitas dan infrastruktur data

Komersialisasi CPO tidak didorong oleh satu perusahaan saja—diperlukan kemajuan terkoordinasi di bidang chip, packaging, optik, dan perangkat jaringan.

Tantangan Komersialisasi CPO

Walaupun CPO secara luas dipandang sebagai masa depan optical interconnect AI, masih ada sejumlah hambatan sebelum adopsi massal.

Kompleksitas manufaktur: Modul optik tradisional sangat modular, memudahkan penggantian komponen yang rusak. Integrasi tinggi antara optik dan chip pada CPO membuat proses manufaktur dan pemeliharaan lebih menantang.

Hal ini menuntut kemampuan packaging, pengujian, dan kolaborasi rantai pasok yang canggih.

Standar industri: Ekosistem pusat data mencakup produsen chip, vendor server, produsen perangkat jaringan, dan penyedia cloud. Masih terdapat kebutuhan yang beragam untuk arsitektur CPO, standar antarmuka, dan metode aplikasi.

Standar industri yang terintegrasi sangat penting untuk memperluas penerapan CPO.

Biaya: Meski CPO menjanjikan konsumsi daya operasional jangka panjang yang lebih rendah, biaya R&D dan manufaktur awal cukup tinggi. Bagi pelaku cloud besar, keunggulan teknologi harus dapat diterjemahkan menjadi pengembalian investasi.

Jika biaya perangkat CPO turun terlalu lambat, modul optik lama mungkin tetap bertahan di pasar tertentu.

Manajemen termal dan keandalan: Seiring meningkatnya kepadatan perangkat di pusat data AI dan chip serta optik ditempatkan semakin berdekatan, menjaga stabilitas jangka panjang membutuhkan solusi rekayasa baru.

Dengan demikian, evolusi CPO bukanlah sekadar penggantian teknologi lama, melainkan proses bertahap dan berjenjang.

Masa Depan Optical Interconnect AI Generasi Berikutnya

Evolusi teknologi optical interconnect AI akan berfokus pada tiga pilar: kecepatan lebih tinggi, konsumsi daya lebih rendah, dan integrasi lebih dalam.

1. Peningkatan kecepatan: Pusat data bergerak dari komunikasi optik 400G ke 800G, dan seiring pertumbuhan klaster AI, 1,6T dan seterusnya akan menjadi tonggak berikutnya. Ini akan mendorong inovasi berkelanjutan pada laser, chip optik, dan packaging.

2. Adopsi CPO skala besar: CPO masih berada pada tahap industrialisasi, namun seiring meningkatnya daya chip AI dan permintaan jaringan, proposisi nilainya semakin kuat. CPO kemungkinan akan debut di pusat data AI hyperscale, kemudian meluas ke skenario komputasi berkinerja tinggi lainnya.

3. Komputasi optik dan fotonik lanjutan: Seiring kompleksitas model AI meningkat, arsitektur komputasi elektronik tradisional bisa mencapai batasnya. Komputasi optik, silicon photonics, dan sistem fotonik lanjutan dapat menjadi komponen vital infrastruktur komputasi. Bagi Lumentum, peluang jangka panjang terletak pada peningkatan komunikasi optik di seluruh industri.

Kebangkitan AI mendorong bukan hanya permintaan GPU yang lebih tinggi, melainkan juga pembaruan menyeluruh pada konektivitas jaringan, transfer data, dan teknologi infrastruktur. Optical interconnect kini menjadi fondasi ekosistem AI.

Kesimpulan

CPO (Co-Packaged Optics) muncul sebagai teknologi interkoneksi berkecepatan tinggi generasi berikutnya untuk pusat data AI. Seiring model AI berkembang, klaster GPU masif membutuhkan bandwidth lebih besar dan latensi lebih rendah, sehingga batas daya dan performa arsitektur modul optik tradisional semakin nyata. Dengan mengintegrasikan komponen optik dan chip secara erat, CPO memperpendek jarak transmisi sinyal berkecepatan tinggi dan meningkatkan efisiensi jaringan. Di sisi lain, kemajuan silicon photonics mempercepat integrasi sistem optik, membuka jalan bagi jaringan AI berkecepatan tinggi di masa depan.

Lumentum (LITE), sebagai pemimpin di bidang komunikasi optik dan teknologi laser, berperan utama sebagai pemasok perangkat optik dan komponen laser dalam rantai pasok CPO. Sementara Broadcom unggul di chip jaringan dan Marvell di chip konektivitas, Lumentum berfokus pada segmen fotonik.

Namun, komersialisasi CPO masih menghadapi tantangan terkait kompleksitas manufaktur, biaya, standardisasi, dan keandalan. Seiring pusat data AI terus berkembang, pentingnya optical interconnect berkecepatan tinggi akan semakin besar.

Dari perspektif industri, persaingan AI kini beralih dari sekadar komputasi ke kemampuan transmisi data. CPO, silicon photonics, dan komunikasi optik berkecepatan tinggi akan menjadi kunci utama mendukung infrastruktur AI generasi berikutnya, dengan perusahaan komunikasi optik seperti Lumentum memainkan peran sentral dalam evolusi teknologi ini.