コ・パッケージド・オプティクス（CPO）の台頭：高速コネクティビティに革命を起こす

コ・パッケージド・オプティクス（CPO）とは？

人工知能（AI）、高性能コンピューティング（HPC）、機械学習（ML）、ハイパースケールデータセンターの爆発的な成長は、従来のネットワークインフラの限界を押し広げつつある。データ転送速度が800G以上まで上昇する中、既存のプラガブル・トランシーバーは電力効率と密度の要求に追いつくのに苦労している。こうした課題に対応するため、業界はCoPackaged Optics (CPO)に注目しています。CPOは、ファイバーをチップに直接接続し、比類のない性能を実現する革新的なアプローチです。コ・パッケージド・オプティクス（CPO）は、光コンポーネントをスイッチASIC（特定用途向け集積回路）と単一パッケージ内に直接統合する新技術です。この画期的な技術は、高速データ伝送の未来を再定義するものです。

 

CPO市場の成長ドライバー

人工知能(AI)と大規模言語モデル(LLM)の急速な拡大により、より高い帯域幅と効率的なネットワーキング・ソリューションに対する飽くなき需要が高まっています。ChatGPT、Llama、Claude、Geminiなどの生成AIモデルの爆発的な増加には、膨大な分散コンピューティングパワーと処理ユニット間の超高速データ転送が必要です。LLMの台頭や、ディープラーニング、自律走行車、リアルタイム分析などのAI駆動型ワークロードには、スケーラブルなネットワーキング・インフラで膨大な量のデータを瞬時に処理する必要があります。これらのモデルは超高速相互接続を要求しており、従来の光トランシーバーでは大きな限界に直面しています。AIモデルが複雑化するにつれ、性能とスケーラビリティを維持するためにCPOの採用がますます不可欠になっています。

機械学習（ML）モデル、特に金融サービス、ヘルスケア、サイバーセキュリティで使用されるモデルは、学習と推論のための処理ユニット間の高速で広帯域幅のデータ転送に依存しています。NVIDIA、Google、Microsoftのような企業は、最先端のネットワーキング・ソリューションを必要とする巨大なAIクラスターを展開することで、この流れをリードしています。複雑なMLモデルのトレーニングと推論には、相互接続されたグラフィック・プロセッシング・ユニット（GPU）とテンソル・プロセッサー・ユニット（TPU）間のシームレスなデータ移動を備えた分散アーキテクチャが必要です。

ハイパフォーマンス・コンピューティング（HPC）も重要な推進力である。科学研究、気候モデリング、ゲノミクス、エンジニアリング・アプリケーションのシミュレーションには、圧倒的なデータ転送速度が必要です。従来のネットワーキング・ソリューションでは、これらのワークロードの要求に追いつくことが難しく、CPOが魅力的な選択肢となっています。NASA、CERN、世界の主要大学などの機関は、複雑なシミュレーションや大規模なデータセットを処理するためにHPCに依存しています。

ハイパースケールデータセンターは、クラウドプロバイダーがグローバルなインフラを拡大するにつれ、急激な成長を遂げている。アマゾン・ウェブ・サービス（AWS）、マイクロソフト・アジュール、グーグル・クラウドなどの企業は、前例のないデータ・トラフィックに対応するため、データセンター・アーキテクチャの限界に挑戦しています。これらのハイパースケールでは、パフォーマンスを維持し、運用コストを削減するために、高効率でスケーラブルなネットワーキング・ソリューションが必要とされ、CPOは将来の設計に不可欠な要素となっています。

従来のプラガブル・トランシーバーのボトルネック

プラガブル・トランシーバは、長い間、高速光接続のバックボーンであったが、帯域幅の要求が高まり続けるにつれて、制限要因になりつつある。主な課題の1つは、スイッチASICと光モジュール間でより長い電気トレースを使用することで、信号の劣化とレイテンシの増加につながることです。データ速度が800Gを超え、1.6Tに近づくにつれて、これらの非効率性はより顕著になります。

スイッチと光モジュール間の電気的接続に依存する従来のプラガブル・トランシーバーとは異なり、CPOはレイテンシーと信号劣化をもたらす長い電気的トレースの必要性を低減する。

 

は、消費電力、発熱、信号劣化を最小限に抑えます。この画期的な技術により、ハイパースケールデータセンター（DC）における高速データ伝送の未来が再定義されようとしている。もう一つの大きな問題は、外部プラガブル光学系がより高い電力を必要とし、運用コストを増加させるという消費電力である。プラガブル・トランシーバーは信号増幅とエラー訂正を必要とするため、消費電力が大きくなり、発熱量も増加する。このため、データセンターでは冷却に大きな課題が生じ、最適な運用を維持するためには、コストのかかる複雑な熱管理システムを導入しなければならない。データセンター事業者は、スイッチのフェースプレートのスペースが限られているため、配置できる光トランシーバーのポート数が制限され、さらなる制約に直面しています。

 

CPOはこれらの課題にどう対処するか

CPOは高速ネットワーキングにおけるゲームチェンジャーであり、従来の光トランシーバーの限界に対するソリューションを提供する。光学系をスイッチASICに直接統合することで、CPOは長い電気トレースを不要にし、消費電力と信号損失を大幅に削減します。この直接統合により、ネットワーク全体の効率が向上し、ハイパースケール環境向けのエネルギー効率に優れたソリューションとなります。

消費電力の削減に加え、CPOは局所的な発熱を抑えることで熱効率を高めます。これにより、冷却要件が簡素化され、データセンターの運用コストが削減されるため、より持続可能なインフラストラクチャが実現します。さらに、CPOによりフロントパネルにプラグイン可能なトランシーバーが不要になるため、ポート密度が向上し、データセンターは帯域幅をより効率的に拡張できます。

CPOの最も大きな利点の1つは、ネットワーク・インフラストラクチャの将来性を保証する能力である。AI、ML、ハイパースケール・コンピューティングが進化を続ける中、800Gを超えるデータレートが新たな標準となるだろう。CPOは、このような将来の需要をサポートするために必要なスケーラビリティを提供し、ネットワーク・インフラストラクチャが将来にわたって実行可能であることを保証します。

 

結論

AI、ML、HPC、およびハイパースケールデータセンターがデータ処理と伝送の限界を押し広げ続ける中、Co-Packaged Opticsはネットワークインフラの将来性を支える重要な技術として台頭しています。ファイバーとチップの直接結合技術により、従来のプラガブル・トランシーバーの限界に対処することができます。CPOは、高速光ネットワーキングに革命を起こします。SENKOは、次世代の光インターコネクトソリューションを解決することで、CPOのイノベーションと普及を推進していきます。