L'entraînement de l'IA, l'inférence et le calcul haute performance poussent la capacité des commutateurs vers les classes 51,2 Tbit/s et 102,4 Tbit/s. Parallèlement, les interfaces 800G et 1.6T augmentent le nombre de liaisons optiques haut débit déployées dans les centres de données. Le défi ne se limite plus à la bande passante. La perte de signal électrique, la consommation des modules, le refroidissement, la densité du panneau avant et la maintenance deviennent des contraintes de conception au niveau système.

Les optiques enfichables traditionnelles reposent sur des chemins électriques PCB relativement longs entre le silicium de commutation et les modules du panneau avant. Les processeurs de signaux numériques compensent la dégradation du signal qui en résulte, mais cette compensation ajoute de la puissance et de la chaleur. Les optiques enfichables à commande linéaire (LPO), les optiques proches du boîtier (NPO) et les optiques co-intégrées (CPO) résolvent le problème en modifiant l'endroit où la conversion optique a lieu et en raccourcissant progressivement le chemin électrique haute vitesse.

Ces architectures ne doivent pas être considérées comme une simple séquence dans laquelle une technologie remplace immédiatement une autre. LPO met l'accent sur la compatibilité et une moindre consommation, NPO rapproche les moteurs optiques du silicium de commutation tout en conservant un certain degré de remplaçabilité, et CPO vise la plus haute intégration et densité de bande passante. Leur valeur dépend du réseau en cours de construction.

Pourquoi les optiques enfichables conventionnelles atteignent leurs limites

Dans une architecture conventionnelle, le silicium de commutation est monté sur la PCB du système tandis que les modules optiques sont installés sur le panneau avant. Les signaux électriques haute vitesse peuvent donc parcourir des dizaines de centimètres sur la carte avant d'atteindre le module optique.

Aux débits de signalisation électrique de 112G et 224G, ces pistes deviennent de plus en plus difficiles à gérer. Les chemins plus longs introduisent une perte d'insertion, de la diaphonie et une distorsion de forme d'onde. Un DSP côté module est généralement utilisé pour égaliser et corriger le signal avant la transmission optique, aidant à maintenir une communication fiable sur le canal électrique.

Le DSP résout un problème important d'intégrité du signal, mais il contribue également à trois contraintes système plus larges.

La puissance optique devient un problème au niveau système

Dans les déploiements haute densité 800G et 1.6T, la puissance de l'interface optique n'est plus une petite fraction de la consommation du commutateur. Un module enfichable 800G DR8 traditionnel peut consommer environ 18–25 W par port, tandis que les modules optiques peuvent représenter près de 50 % de la puissance totale de l'équipement dans une configuration dense.

Pour un commutateur 800G à 64 ports, le remplissage de chaque port avec des modules dans cette plage entraîne environ 1 152–1 600 W de puissance de module optique uniquement. Cette charge a des conséquences directes sur les alimentations, la vitesse des ventilateurs, la planification du flux d'air et la capacité de refroidissement au niveau du rack.

Les longs canaux électriques deviennent plus difficiles à compenser

L'égalisation basée sur DSP peut corriger de nombreuses dégradations, mais elle ne raccourcit pas physiquement la connexion PCB. Avec l'augmentation des débits d'interface, les pertes électriques et la diaphonie deviennent plus difficiles à contrôler, et un traitement supplémentaire du signal peut ajouter de la puissance et de la latence alors que le canal sous-jacent reste long.

La densité du panneau avant atteint des limites physiques

Les modules enfichables traditionnels occupent des cages sur la face avant de l'équipement. À mesure que le nombre de ports augmente, la surface du panneau avant devient une autre ressource limitante. La concentration de nombreux modules de forte puissance dans la même zone crée également un environnement thermique exigeant.

Trois façons de raccourcir le chemin électrique

La différence essentielle entre les trois architectures est la distance entre le silicium de commutation et la conversion optique. Rapprocher progressivement l'optique du dispositif de commutation réduit le canal électrique qui doit transporter des signaux très haute vitesse.

Architecture enfichable à commande linéaire

LPO préserve le format enfichable familier du panneau avant mais supprime le DSP du module optique. Les fonctions de traitement du signal linéaire sont déplacées vers le côté commutation, tandis que le module se concentre principalement sur la conversion optique et l'amplification linéaire.

Un chemin de signal simplifié est :

Silicium de commutation → Commande linéaire → Conversion optique enfichable → Fibre

L'avantage clé est la continuité opérationnelle. L'interface optique reste enfichable et peut continuer à utiliser des facteurs de forme haute densité établis. Les opérateurs de centres de données peuvent donc réduire la puissance optique sans modifier immédiatement tout le modèle de maintenance des équipements.

Moteurs optiques proches du boîtier

NPO adopte une approche plus intégrée. Au lieu de conserver la fonction de conversion optique sur le panneau avant, le moteur optique est monté sur la carte système près du silicium de commutation.

Le chemin du signal électrique peut être raccourci à environ 2–5 cm :

Silicium de commutation → Connexion PCB de 2–5 cm → Moteur optique monté sur carte → Fibre

L'architecture décrite dans la documentation technique vise une perte de signal électrique inférieure à 13 dB et continue d'éviter le traitement DSP côté module. Une source laser externe fournit la source optique, tandis que le moteur optique voisin effectue la conversion d'émission et de réception.

Parce que le moteur optique reste un composant séparé, NPO maintient un degré de maintenabilité supérieur à celui d'une conception entièrement co-intégrée, tout en réalisant une plus grande intégration que LPO.

Intégration optique au niveau de la puce

CPO déplace le moteur optique sur le même substrat de boîtier que le silicium de commutation. Au lieu de centimètres de routage PCB, la connexion électrique haute vitesse est réduite à l'échelle millimétrique.

Le chemin devient :

Silicium de commutation → Moteur optique co-intégré → Fibre

Cette approche supprime la majeure partie de l'interconnexion électrique longue entre le dispositif de commutation et l'étage de conversion optique. Elle offre donc le plus grand potentiel pour une haute densité de bande passante, une faible consommation et une faible perte de chemin électrique.

La contrepartie est un couplage plus étroit entre l'optique et la plateforme de commutation. Les procédures de service, la conception thermique et la planification de la fiabilité doivent être envisagées au niveau du système et du boîtier, plutôt que de traiter chaque interface optique comme un module de panneau avant indépendant.

Comparaison de la puissance, de la densité et de la maintenabilité

Il n'existe pas d'architecture optique unique optimale pour chaque centre de données. Une puissance plus faible et des chemins électriques plus courts doivent être mis en balance avec la maintenance, la complexité de la plateforme, la flexibilité de déploiement et la maturité technologique.

LPO modifie l'électronique du module tout en préservant le modèle opérationnel physique d'une interface enfichable conventionnelle. Cela le rend relativement simple à introduire dans des environnements où le remplacement sur site reste important.

NPO accepte davantage d'intégration système en échange d'un chemin électrique beaucoup plus court. Parce que le moteur optique reste séparé du boîtier de commutation, il offre un compromis entre l'efficacité électrique et la maintenabilité.

CPO met l'accent maximal sur l'intégration. Sa valeur devient plus forte à mesure que la densité de bande passante augmente et que la liaison électrique elle-même devient une limitation dominante. Cependant, cette même intégration signifie que la maintenance ne peut pas être planifiée exactement de la même manière qu'avec les optiques de panneau avant.

Où chaque architecture convient le mieux

La stratégie de déploiement la plus efficace part du scénario du centre de données, plutôt que de sélectionner par défaut la technologie la plus intégrée.

Installations existantes et clusters d'inférence IA

LPO est bien adaptée aux mises à niveau de centres de données existants (brownfield) où une réduction de puissance est requise, mais où les opérateurs souhaitent toujours une interface enfichable familière. La feuille de route technique la positionne pour la transmission à courte et moyenne distance en 800G et 1.6T, y compris les clusters d'inférence IA et les installations existantes avec une marge de refroidissement limitée.

Ce type de déploiement peut réduire la charge de puissance associée au traitement DSP côté module sans nécessiter un passage immédiat à des optiques montées sur carte ou intégrées au boîtier.

Nouveaux sites de calcul à échelle moyenne

NPO est mieux aligné avec les nouvelles conceptions d'équipements où le layout de la PCB peut être optimisé autour de courts canaux électriques. Elle est destinée à l'interconnexion au niveau du rack ou à courte distance en 800G et 1.6T, équilibrant une intégration plus élevée avec des exigences de maintenance pratiques.

Pour un centre de données IA greenfield, cette architecture permet aux concepteurs de systèmes de raccourcir le chemin électrique dès la phase de conception matérielle, plutôt que de compenser continuellement une longue connexion de panneau avant.

Très grands réseaux d'entraînement

CPO est positionnée pour les très grands clusters IA et de calcul haute performance où la densité de bande passante et l'efficacité énergétique deviennent plus importantes que les procédures conventionnelles de remplacement des modules optiques.

À 1.6T et au-delà, la réduction du chemin électrique au niveau du boîtier devient de plus en plus attractive. L'architecture est particulièrement pertinente pour les systèmes de commutation à courte distance ultrarapide et à haut radix dans les grands réseaux d'entraînement, où des milliers d'accélérateurs génèrent un trafic est-ouest énorme.

Planification d'une migration par étapes

Une mise à niveau du réseau optique doit être conçue autour des budgets de puissance, du cycle de vie des commutateurs, des procédures de service et de la vitesse d'interface attendue. Déployer l'architecture la plus intégrée partout peut créer des coûts inutiles et une complexité de maintenance.

Pour un centre de données en fonctionnement, une approche par étapes peut commencer par l'identification des commutateurs où les modules optiques consomment une part importante de la puissance de l'équipement. Si la plateforme nécessite toujours une maintenabilité sur le panneau avant, une approche enfichable de moindre puissance peut offrir la première étape la plus pratique.

Les nouvelles conceptions de commutateurs offrent une plus grande liberté. Déplacer le moteur optique sur la PCB et le positionner à quelques centimètres du silicium de commutation peut réduire les pertes du canal électrique avant qu'elles ne deviennent suffisamment graves pour nécessiter une compensation étendue.

Les optiques entièrement co-intégrées deviennent plus attrayantes lorsque les vitesses d'interface, le radix du commutateur et la densité thermique rendent les chemins électriques conventionnels du panneau avant de plus en plus difficiles à maintenir.

Un cadre de décision pratique peut donc se résumer comme suit :

• Utilisez une approche enfichable à commande linéaire lorsque la moindre puissance et le remplacement sur site sont tous deux importants.

• Rapprochez l'optique du boîtier lorsqu'une nouvelle plateforme peut prendre en charge des moteurs optiques au niveau de la carte et des chemins PCB plus courts.

• Envisagez l'intégration co-intégrée lorsque la densité de bande passante maximale et la longueur minimale du chemin électrique deviennent des contraintes de conception primaires.

Le déploiement hybride est également raisonnable. Différents niveaux de commutateurs, générations d'équipements et tailles de clusters peuvent utiliser différentes architectures optiques au sein du même environnement de centre de données.

Orientation du marché jusqu'en 2028

La feuille de route technologique indique une transition progressive plutôt qu'un événement de remplacement unique.

LPO a commencé à passer à une adoption en plus grand volume à partir de 2025. En 2026, les implémentations 800G et 1.6T sont positionnées pour un déploiement par lots dans les scénarios d'inférence IA et de mise à niveau des centres de données existants. Les perspectives de marché citées dans la documentation technique estiment les expéditions totales de LPO à environ 3 à 4 millions d'unités en 2026.

NPO suit une courbe d'adoption plus tardive. La source place NPO 1.6T dans une phase de maturité technique en 2026, avec des expéditions en petit volume attendues au second semestre 2026 et un déploiement à plus grande échelle à partir de 2027.

CPO a le cycle d'intégration le plus long. La feuille de route prévoit des expéditions pilotes initiales de 1.6T vers la fin de 2026, suivies d'un déploiement commercial plus large en 2027–2028. Pour CPO 3.2T de nouvelle génération, une mise en œuvre plus large devrait se développer après 2028.

Le schéma de déploiement qui en résulte est complémentaire. En 2026–2027, LPO et NPO devraient couvrir une grande partie du marché 800G et 1.6T à courte et moyenne distance, en particulier les mises à niveau de centres de données existants et les nouveaux clusters IA à échelle moyenne. Au-delà de 2028, CPO devient plus pertinent pour les réseaux d'entraînement ultra-grande échelle en 3.2T et à plus haute vitesse.

Cela ne signifie pas qu'une architecture disparaît lorsqu'une autre monte en puissance. Différents niveaux d'intégration résolvent différents problèmes opérationnels, de sorte que plusieurs approches peuvent rester actives à travers les générations de centres de données.

Remarques finales

Le passage des modules enfichables traditionnels vers LPO, NPO et CPO est fondamentalement une réponse à un problème d'interconnexion électrique créé par l'augmentation rapide de la bande passante optique.

Avec des capacités de commutation de 51,2 Tbit/s et 102,4 Tbit/s, une conception basée sur de longues pistes PCB, une compensation DSP et un grand nombre de modules de panneau avant de forte puissance exerce une pression croissante sur l'alimentation électrique, le refroidissement et la densité physique. Le raccourcissement du chemin électrique modifie cet équilibre.

LPO offre la voie la moins perturbatrice en conservant une interface enfichable tout en simplifiant le traitement du signal côté module. NPO rapproche le moteur optique à quelques centimètres du silicium de commutation, améliorant l'efficacité électrique tout en conservant une certaine remplaçabilité. CPO amène l'optique sur le même substrat de boîtier, visant la plus haute densité de bande passante et la plus faible perte de chemin électrique.

La solution appropriée dépend donc de l'étape du cycle de vie du réseau. Les centres de données existants peuvent privilégier la compatibilité et la maintenabilité, les nouveaux sites IA peuvent optimiser l'intégration au niveau de la carte, et les futurs systèmes d'entraînement ultra-denses peuvent nécessiter une intégration optique au niveau du boîtier. Traiter ces architectures comme des options complémentaires plutôt que comme des remplacements universels offre une voie plus pratique vers les réseaux 800G, 1.6T et 3.2T futurs.

FAQ

LPO peut-elle encore utiliser des facteurs de forme optiques enfichables standard ?

Oui. L'architecture décrite dans la documentation technique conserve les formats enfichables standard tels que QSFP-DD et OSFP. Le changement majeur est la suppression du traitement DSP côté module plutôt que la suppression de l'interface physique enfichable.

NPO exige-t-il que le moteur optique soit définitivement attaché au boîtier du commutateur ?

Non. Dans l'architecture NPO décrite, le moteur optique est monté près du silicium de commutation sur la carte système et peut rester remplaçable indépendamment. C'est l'une des principales différences entre l'intégration proche du boîtier et l'intégration entièrement co-intégrée.

Quel rôle joue une source laser externe dans les optiques proches du boîtier ?

La mise en œuvre NPO décrite ici utilise une source laser externe indépendante (ELS) pour fournir la puissance optique, tandis que le moteur optique monté sur carte gère la transmission et la réception optiques.

Pourquoi la suppression du DSP du module nécessite-t-elle plus d'attention à la conception de l'hôte ?

Lorsque le traitement du signal côté module est réduit ou supprimé, la qualité du canal électrique devient plus dépendante des capacités du silicium de commutation, du layout de la PCB et de l'implémentation globale de l'hôte. Par conséquent, une moindre complexité du module accorde une plus grande importance à l'ingénierie d'intégrité du signal au niveau système.