Lumentum — ведущий поставщик решений в области оптических коммуникаций и фотоники, специализирующийся на лазерах, оптических компонентах и высокоскоростных коммуникационных технологиях. В условиях стремительного развития инфраструктуры ИИ компания использует свои компетенции в оптических устройствах для участия в цепочке поставок CPO, кремниевой фотоники и систем высокоскоростных оптических соединений, обеспечивая ключевыми компонентами центры обработки данных нового поколения.
Развитие CPO имеет стратегическое значение для раскрытия потенциала ИИ-чипов и формирования архитектуры сетей дата-центров будущего. С ростом спроса на оптические коммуникации 800G и 1,6T и масштабированием ИИ-кластеров технологии оптических соединений становятся фундаментом инфраструктуры искусственного интеллекта.
Что такое CPO (Co-Packaged Optics)
CPO (Co-Packaged Optics) — это передовая технология соединения, при которой оптические устройства и базовые чипы объединяются в единую систему. Такая интеграция минимизирует расстояние передачи данных между чипами и оптическими модулями, что обеспечивает максимальную эффективность высокоскоростной связи. В традиционных сетях центров обработки данных используется раздельная архитектура: внутренние чипы серверов или коммутаторов обрабатывают данные, а внешние оптические модули подключаются через электрические интерфейсы, преобразуя сигналы между электрической и оптической средой.
Эта архитектура обеспечивала развитие интернета и облачных технологий десятилетиями. Однако с ростом ИИ-центров обработки данных традиционный подход сталкивается с новыми вызовами.
Для обучения ИИ требуется масштабное взаимодействие GPU, а объемы обмена данными между кластерами GPU значительно превышают традиционные показатели. Для поддержки таких сценариев необходимы дополнительные высокоскоростные коммутаторы и расширенная сеть. С увеличением скоростей передачи высокоскоростные электрические соединения между чипами и оптическими модулями приводят к большим потерям сигнала и росту энергопотребления. На скоростях 800G и 1,6T традиционные архитектуры сталкиваются с затуханием сигнала, сложностями в тепловом управлении и снижением энергоэффективности.
CPO меняет парадигму соединений, размещая оптический модуль непосредственно рядом с коммутирующим чипом. Это сокращает путь высокоскоростного электрического сигнала, снижает потери и уменьшает энергопотребление, делая CPO ключевой технологией для сетей ИИ-центров обработки данных нового поколения.
Крупные производители чипов, сетевого оборудования и оптических систем активно развивают CPO.
Ключевые отличия CPO от традиционных оптических модулей
Главное отличие CPO от традиционных оптических модулей заключается в способе сопряжения оптических компонентов с чипом.
Традиционная архитектура: чип → электрический интерфейс → оптический модуль → оптоволокно
CPO: чип + оптический модуль → прямое подключение к оптоволокну
В традиционных системах данные с чипа сначала преобразуются в высокоскоростной электрический сигнал, затем поступают во внешний оптический модуль для электро-оптического преобразования. С ростом скоростей этот электрический путь становится узким местом. CPO повышает эффективность передачи, приближая оптический интерфейс к чипу.
Основные отличия:
-
Энергопотребление: В ИИ-центрах обработки данных энергозатраты — ключевая статья расходов. С увеличением числа GPU растет и энергопотребление сети. Короткие высокоскоростные электрические соединения в CPO позволяют снизить энергозатраты на коммуникацию.
-
Пропускная способность: Будущие ИИ-кластеры требуют сверхбыстрого обмена данными. Традиционные оптические модули развиваются, но увеличение скоростей повышает системную сложность. CPO предлагает архитектуру, оптимизированную для высокоскоростных сред.
-
Системное проектирование: Традиционные оптические модули отличаются модульностью и простотой обслуживания. CPO требует совместного проектирования чипов, упаковки и оптики, что предъявляет повышенные требования к производству.
CPO — это не просто замена устаревших модулей, а новая технологическая платформа для высокопроизводительных ИИ-сценариев.
Почему ИИ-чипы ускоряют внедрение CPO
Постоянный рост производительности ИИ-чипов стимулирует интерес к CPO. Современные ускорители ИИ обеспечивают все большую вычислительную мощность, а каждый GPU или ИИ-чип обрабатывает большие массивы данных. Для максимальной эффективности требуется объединять вычислительные узлы высокоскоростными сетями.
В крупных ИИ-центрах обработки данных задачи распределяются между масштабными кластерами GPU. Например, обучение большой языковой модели может потребовать одновременного обмена параметрами и результатами между тысячами GPU.
Для этого необходима сеть, способная поддерживать такие нагрузки. Если сеть не справляется, даже самые мощные GPU простаивают из-за задержек передачи данных. Традиционные электронные соединения сталкиваются с проблемами на высоких скоростях:
В результате отрасль ИИ ищет новые решения для соединений. Преимущество CPO — устранение традиционных узких мест и повышение эффективности обмена данными между высокоскоростными чипами.
С ростом ИИ-инференса центры обработки данных должны не только обучать крупные модели, но и обрабатывать огромные пользовательские запросы в реальном времени, что требует сетей с минимальной задержкой и максимальной пропускной способностью.
Стратегия Lumentum в области оптических соединений нового поколения
Lumentum (LITE) — мировой лидер в области оптических коммуникаций и лазерных технологий, специализирующийся на фотонных устройствах, лазерах и компонентах для высокоскоростных коммуникаций. В цепочке поставок CPO компания не производит ИИ-чипы, а поставляет критически важные оптические компоненты для высокоскоростных соединений.
Архитектуры CPO сокращают расстояние между чипами и оптическими модулями, но требуют высокопроизводительных источников света, оптических модулей и передовых оптических устройств.
Лазеры — ключевой элемент, определяющий производительность оптических коммуникаций. Высокоскоростные ИИ-сети нуждаются в стабильных, модулируемых оптических сигналах, а качество сигнала, скорость передачи и надежность системы зависят именно от лазеров. Глубокая экспертиза Lumentum в фотонике позволяет компании занимать ведущие позиции на рынке высокоскоростных оптических соединений.
Рост ИИ-центров обработки данных сопровождается увеличением спроса на:
-
высокоскоростные лазеры
-
компоненты оптических чипов
-
устройства кремниевой фотоники
-
решения для высокоскоростных коммуникаций
Эти направления полностью соответствуют специализации Lumentum. По мере коммерциализации CPO значение поставщиков оптических устройств будет только расти — вне зависимости от архитектуры центров обработки данных, высокопроизводительные оптические компоненты необходимы для высокоскоростных соединений.
Синергия между кремниевой фотоникой и CPO
Кремниевая фотоника — основа для CPO. Она использует зрелые технологии производства полупроводников для интеграции оптических устройств на платформы кремниевых чипов.
Тогда как традиционные оптические коммуникации строятся на отдельных компонентах, кремниевая фотоника обеспечивает более высокий уровень интеграции, снижая затраты и повышая производительность.
CPO и кремниевая фотоника работают в связке:
Вместе эти технологии повышают эффективность передачи данных в сетях центров обработки данных.
Для ИИ-центров обработки данных эта синергия критична.
С ростом производительности ИИ-чипов возрастают требования к скорости передачи данных. Использование множества отдельных оптических модулей увеличивает сложность и энергозатраты системы.
Кремниевая фотоника уменьшает размер оптических компонентов и повышает эффективность производства, а CPO сокращает расстояние между чипами и оптическими модулями. Вместе они двигают развитие архитектур высокоскоростных соединений нового поколения.
Крупные мировые производители полупроводников и оптических систем ведут исследования в обеих областях.
Lumentum обладает прочной научно-технической базой и многолетним опытом в разработке лазеров и фотонных устройств. Источники света, модуляторы и оптические компоненты необходимы как для кремниевой фотоники, так и для систем CPO.
С переходом CPO от лабораторных испытаний к массовому внедрению компании с глубокими компетенциями в фотонике получают новые возможности для роста.
Рост значения CPO в инфраструктуре ИИ привлек лидеров цепочки поставок — Lumentum, Broadcom и Marvell, каждая из которых занимает свою техническую нишу.
Lumentum — поставщик оптических устройств.
Компания специализируется на лазерах, оптических компонентах и фотонных технологиях. В архитектуре CPO Lumentum фокусируется на источниках света и оптических компонентах, поставляя базовые устройства для высокоскоростной передачи данных.
Broadcom Inc. ориентирована на инфраструктуру системного уровня.
Компания занимает ведущие позиции в области коммутаторов для центров обработки данных, сетевых ASIC, чипов для подключения и решений для инфраструктуры ИИ. В CPO преимущество Broadcom — в возможностях по разработке чипов и сетевых систем.
Например, для ИИ-центров обработки данных требуются высокоскоростные коммутаторы для управления трафиком между крупными кластерами GPU — это ключевая компетенция Broadcom.
Marvell Technology, Inc. специализируется на сетевых чипах, технологиях оптоэлектронного преобразования и инфраструктуре передачи данных.
Marvell занимает сильные позиции в области высокоскоростных соединений, включая сети центров обработки данных, подключения к системам хранения и чипы для оптических коммуникаций.
Вкратце:
-
Lumentum: оптические устройства и лазерные технологии
-
Broadcom: сетевые чипы и системные платформы
-
Marvell: чипы для подключения и инфраструктура передачи данных
Коммерциализация CPO требует скоординированных инноваций в области чипов, упаковки, оптики и сетевого оборудования.
Проблемы коммерциализации CPO
Несмотря на признание CPO будущим оптических соединений для ИИ, до массового внедрения еще предстоит преодолеть ряд препятствий.
Сложность производства: Традиционные оптические модули отличаются высокой модульностью, что позволяет легко заменять неисправные компоненты. В CPO высокая степень интеграции оптики и чипов усложняет производство и обслуживание, требуя передовых технологий упаковки, тестирования и кооперации в цепочке поставок.
Отраслевые стандарты: Экосистема центров обработки данных включает производителей чипов, серверов, сетевого оборудования и облачных сервисов. Для архитектур CPO, стандартов интерфейсов и методов применения пока нет единства. Для масштабного внедрения CPO необходимы унифицированные стандарты.
Стоимость: Несмотря на перспективу снижения энергопотребления, первоначальные затраты на НИОКР и производство CPO высоки. Для крупных облачных компаний технологические преимущества должны быть экономически оправданы. Если стоимость устройств CPO будет снижаться медленно, традиционные оптические модули сохранятся в отдельных сегментах рынка.
Тепловой режим и надежность: С увеличением плотности устройств и сближением чипов и оптики для долгосрочной стабильности требуются новые инженерные решения.
Таким образом, эволюция CPO — это не одномоментная замена, а постепенный процесс.
Будущее оптических соединений для ИИ нового поколения
Развитие технологий оптических соединений для ИИ будет строиться на трех основных принципах: повышение скоростей, снижение энергопотребления и глубокая интеграция.
-
Рост скоростей: Центры обработки данных переходят с 400G на 800G, а с увеличением ИИ-кластеров следующей вехой станут 1,6T и выше. Это будет стимулировать инновации в области лазеров, оптических чипов и упаковки.
-
Массовое внедрение CPO: CPO находится на этапе индустриализации, однако с ростом мощности ИИ-чипов и сетевых нагрузок его ценность увеличивается. Ожидается, что CPO появится сначала в гипермасштабируемых ИИ-центрах обработки данных, а затем распространится на другие сценарии высокопроизводительных вычислений.
-
Оптические вычисления и передовые фотонные системы: По мере усложнения ИИ-моделей традиционные электронные архитектуры могут исчерпать свои возможности. Оптические вычисления, кремниевая фотоника и передовые фотонные системы могут стать критически важными для вычислительной инфраструктуры. Для Lumentum долгосрочные перспективы связаны с модернизацией отраслевых оптических коммуникаций.
Рост ИИ стимулирует не только спрос на GPU, но и комплексное обновление сетей передачи данных, инфраструктуры и технологий. Оптические соединения становятся основой экосистемы ИИ.
Заключение
CPO (Co-Packaged Optics) — ключевая технология высокоскоростных соединений для ИИ-центров обработки данных нового поколения. Масштабирование ИИ-моделей требует от кластеров GPU все большей пропускной способности и минимальной задержки, что выявляет ограничения традиционных архитектур оптических модулей. Интеграция оптических компонентов и чипов в CPO сокращает расстояние передачи сигналов и повышает эффективность сети. Развитие кремниевой фотоники ускоряет интеграцию оптических систем, создавая основу для будущих ИИ-сетей.
Lumentum (LITE), лидер в области оптических коммуникаций и лазерных технологий, выступает поставщиком оптических устройств и компонентов в цепочке CPO. Broadcom лидирует в сетевых чипах, Marvell — в чипах подключения, а Lumentum сосредоточена на фотонных решениях.
Тем не менее, коммерциализация CPO сопряжена с вызовами: сложностью производства, стоимостью, стандартизацией и обеспечением надежности. С расширением ИИ-центров обработки данных значение высокоскоростных оптических соединений будет расти.
В отрасли конкуренция в ИИ смещается с вычислительных мощностей на возможности передачи данных. CPO, кремниевая фотоника и высокоскоростные оптические коммуникации станут основой инфраструктуры ИИ нового поколения, а такие компании, как Lumentum, займут в этой трансформации ключевую позицию.
