El auge de la óptica empaquetada conjuntamente (CPO): La revolución de la conectividad de alta velocidad

¿Qué es la óptica combinada (CPO)?

El crecimiento explosivo de la inteligencia artificial (IA), la computación de alto rendimiento (HPC), el aprendizaje automático (ML) y los centros de datos a hiperescala está superando los límites de la infraestructura de red tradicional. A medida que las velocidades de datos aumentan hasta 800 G y más, los transceptores enchufables existentes tienen dificultades para satisfacer las demandas de eficiencia energética y densidad. Para hacer frente a estos retos, el sector está recurriendo a la óptica empaquetada conjuntamente (CPO), un enfoque innovador que lleva la fibra directamente al chip para obtener un rendimiento sin precedentes. La óptica empaquetada conjuntamente (CPO) es una tecnología emergente que integra componentes ópticos directamente con conmutadores ASIC (circuitos integrados de aplicación específica) dentro de un único paquete. Este avance está llamado a redefinir el futuro de la transmisión de datos a alta velocidad.

 

Impulsores del crecimiento del mercado de CPO

La rápida expansión de la Inteligencia Artificial (IA) y los grandes modelos lingüísticos (LLM) está impulsando una demanda insaciable de mayor ancho de banda y soluciones de red más eficientes. La explosión de modelos generativos de IA, como ChatGPT, Llama, Claude y Gemini, requiere una vasta potencia informática distribuida y transferencias de datos ultrarrápidas entre unidades de procesamiento. El auge de los LLM y las cargas de trabajo impulsadas por la IA, incluidos el aprendizaje profundo, los vehículos autónomos y los análisis en tiempo real, requieren que se procesen grandes cantidades de datos de forma instantánea en una infraestructura de red escalable. Estos modelos exigen interconexiones ultrarrápidas, donde los transceptores ópticos tradicionales se enfrentan a importantes limitaciones. A medida que los modelos de IA crecen en complejidad, la adopción de CPO se vuelve cada vez más esencial para mantener el rendimiento y la escalabilidad.

Los modelos de aprendizaje automático (Machine Learning, ML), especialmente los utilizados en servicios financieros, sanidad y ciberseguridad, dependen de transferencias de datos rápidas y de gran ancho de banda entre las unidades de procesamiento para el entrenamiento y la inferencia. Empresas como NVIDIA, Google y Microsoft están a la cabeza de esta tendencia con la implantación de clústeres de IA masivos que requieren soluciones de red de última generación. El entrenamiento y la inferencia de modelos de ML complejos requieren arquitecturas distribuidas con un movimiento de datos fluido a través de unidades de procesamiento gráfico (GPU) y unidades de procesamiento tensorial (TPU) interconectadas.

La informática de alto rendimiento (HPC) es otro motor esencial. La investigación científica, los modelos climáticos, la genómica y las simulaciones para aplicaciones de ingeniería requieren velocidades de transmisión de datos sin precedentes. Las soluciones de red tradicionales tienen dificultades para satisfacer las demandas de estas cargas de trabajo, lo que convierte a CPO en una alternativa atractiva. Instituciones como la NASA, el CERN y las principales universidades de todo el mundo confían en la HPC para procesar simulaciones complejas y grandes conjuntos de datos.

Los centros de datos a hiperescala están experimentando un crecimiento exponencial a medida que los proveedores de la nube amplían su infraestructura global. Empresas como Amazon Web Services (AWS), Microsoft Azure y Google Cloud están ampliando los límites de las arquitecturas de los centros de datos para dar cabida a un tráfico de datos sin precedentes. Estos centros de hiperescala requieren soluciones de red escalables y de alta eficiencia para mantener el rendimiento y reducir los costes operativos, lo que convierte a CPO en un componente vital de los futuros diseños.

Cuellos de botella de los transceptores enchufables tradicionales

Los transceptores enchufables han sido durante mucho tiempo la columna vertebral de la conectividad óptica de alta velocidad, pero se están convirtiendo en un factor limitante a medida que aumentan los requisitos de ancho de banda. Uno de los principales retos es el uso de trazas eléctricas más largas entre el ASIC del conmutador y los módulos ópticos, lo que provoca una degradación de la señal y un aumento de la latencia. A medida que las velocidades de datos superan los 800 G y se acercan a 1,6 T, estas ineficiencias se acentúan.

A diferencia de los transceptores enchufables tradicionales, que dependen de conexiones eléctricas entre conmutadores y módulos ópticos, CPO reduce la necesidad de largas trazas eléctricas que introducen latencia y degradación de la señal.

 

minimizando el consumo de energía, la generación de calor y la degradación de la señal. Este avance está llamado a redefinir el futuro de la transmisión de datos a alta velocidad en los centros de datos de hiperescala (CC), Otro problema importante es el consumo de energía, ya que las ópticas enchufables externas requieren más potencia, lo que aumenta los costes operativos. Los transceptores enchufables requieren amplificación de la señal y corrección de errores, lo que conlleva un mayor consumo de energía y una mayor generación de calor. Esto crea importantes retos de refrigeración para los centros de datos, que deben implantar costosos y complejos sistemas de gestión térmica para mantener un funcionamiento óptimo. Los operadores de centros de datos se enfrentan a restricciones adicionales debido al espacio limitado de la placa frontal de los conmutadores, que restringe el número de puertos de transceptores ópticos que pueden instalarse.

 

Cómo afronta CPO estos retos

CPO cambia las reglas del juego en las redes de alta velocidad, ofreciendo soluciones a las limitaciones de los transceptores ópticos tradicionales. Al integrar la óptica directamente con los ASIC de conmutación, CPO elimina la necesidad de largos trazados eléctricos, lo que reduce significativamente el consumo de energía y la pérdida de señal. Esta integración directa mejora la eficiencia general de la red, convirtiéndola en una solución más eficiente energéticamente para entornos de hiperescala.

Además de reducir el consumo de energía, la CPO mejora la eficiencia térmica al reducir la generación de calor localizado. Esto simplifica los requisitos de refrigeración y reduce los costes operativos de los centros de datos, permitiendo una infraestructura más sostenible. Además, la CPO permite aumentar la densidad de puertos al eliminar la necesidad de transceptores enchufables en el panel frontal, lo que a su vez permite a los centros de datos ampliar el ancho de banda de forma más eficiente.

Una de las ventajas más significativas de la CPO es su capacidad para preparar la infraestructura de red para el futuro. A medida que la IA, el ML y la informática a hiperescala sigan evolucionando, las velocidades de datos superiores a 800 G se convertirán en el nuevo estándar. CPO proporciona la escalabilidad necesaria para satisfacer estas demandas futuras, garantizando que la infraestructura de red siga siendo viable en los años venideros.

 

Conclusión

A medida que la IA, la ML, la HPC y los centros de datos a hiperescala siguen ampliando los límites del procesamiento y la transmisión de datos, la óptica coempaquetada se perfila como una tecnología vital para preparar la infraestructura de red para el futuro. Gracias a la tecnología de acoplamiento directo de la fibra al chip, es posible superar las limitaciones de los transceptores enchufables tradicionales. El CPO está llamado a revolucionar las redes ópticas de alta velocidad. SENKO está impulsando la innovación y la adopción de CPO resolviendo la solución de interconexión óptica de próxima generación.