La demanda de interconexión óptica en centros de datos de IA se acelera, se espera que la penetración de CPO alcance el 35% en 2030

NVIDIA en la estrategia de la próxima generación de arquitecturas de IA, está acelerando el impulso de la tecnología de interconexión óptica desde los bordes del centro de datos hacia el núcleo.

El 11 de marzo, según la última investigación de TrendForce, a medida que la escala de los clústeres de IA continúa expandiéndose, los cuellos de botella físicos en la transmisión por cable de cobre se vuelven cada vez más evidentes, elevando significativamente la posición estratégica de la transmisión óptica en los centros de datos.

TrendForce predice que la penetración de dispositivos ópticos empaquetados (CPO) en los módulos de comunicación óptica de los centros de datos de IA aumentará de manera constante, alcanzando aproximadamente un 35% para alrededor de 2030.

Sin embargo, Broadcom señaló anteriormente que, aunque la transmisión óptica es una tendencia de reemplazo a largo plazo, su tecnología central de chips SerDes continúa superando los límites físicos del cable de cobre. Con ventajas notables en costos y consumo de energía, Broadcom estima que las soluciones basadas en cobre seguirán siendo dominantes en el mercado de interconexión a corta distancia dentro de los centros de datos, al menos hasta 2028.

Wall Street Journal mencionó que NVIDIA la semana pasada anunció una inversión de 2 mil millones de dólares en Lumentum y Coherent, sumando un total de 4 mil millones de dólares, además de firmar acuerdos de compra a largo plazo para asegurar el suministro de componentes láser y ópticos avanzados.

Este movimiento se considera una estrategia clave de NVIDIA en componentes ópticos críticos, y también indica que la dependencia futura de la infraestructura de computación de IA en la tecnología óptica continuará profundizándose.

El límite físico del cable de cobre se alcanza, y la demanda de transmisión óptica se acelera

TrendForce señala que, cuando la escala de interconexión de chips pasa de un solo bastidor a despliegues entre bastidores, por ejemplo, un clúster de 576 GPU compuesto por ocho sistemas NVIDIA NVL72, la interconexión por cable de cobre será insuficiente para satisfacer los requisitos de rendimiento y ancho de banda.

El protocolo NVLink 6 de NVIDIA define una tasa de transmisión de 400G SerDes por canal, con un ancho de banda máximo por GPU de hasta 3.6 TB/s. Bajo esta velocidad de transmisión extrema, las señales eléctricas en cobre se atenúan rápidamente con la distancia, reduciendo efectivamente la distancia de transmisión a menos de un metro.

Además, la competitividad de la transmisión óptica se centra en la tecnología de multiplexación por división de longitud de onda (WDM). Esta tecnología permite transmitir múltiples señales de diferentes longitudes de onda en una sola fibra óptica, aumentando significativamente la densidad de transmisión, una ventaja inherente difícil de igualar para las soluciones de cable de cobre.

Las estrategias tecnológicas de NVIDIA en CPO y fotónica de silicio utilizan la tecnología de empaquetado COUPE 3D de TSMC, apilando chips lógicos y fotónicos, e integrando moduladores de microanillo PAM4 de 200G en los chips de silicio fotónico, mejorando la densidad de ancho de banda del motor óptico mientras controlan tamaño y consumo de energía.

Al mismo tiempo, varias principales empresas de servicios en la nube colaboran con startups emergentes para desarrollar activamente nuevas soluciones de interconexión óptica, preparándose para la próxima demanda de ancho de banda y sentando las bases para la comercialización masiva de la tecnología CPO.

El proceso de comercialización de CPO, desde la interconexión a escala hasta la implementación en bastidores, avanza en fases

TrendForce prevé que la tecnología de interconexión óptica basada en fotónica de silicio y CPO será implementada primero en la generación Rubin de NVIDIA para transmisión entre bastidores (scale-out), y también se integrará en futuras arquitecturas de interconexión dentro de los bastidores (scale-up).

A corto plazo, se estima que la participación de CPO en los módulos de transmisión y recepción óptica en centros de datos de IA será solo alrededor del 0.5% en 2026.

A largo plazo, a medida que la tecnología de empaquetado de fotónica de silicio y CPO madure, TrendForce estima que las soluciones de interconexión óptica en múltiples bastidores (scale-up) podrían aparecer primero en la generación Rubin Ultra o Feynman.

Para alrededor de 2030, se espera que la penetración de soluciones CPO basadas en fotónica de silicio alcance aproximadamente un 35%. TrendForce también advierte que nuevas tecnologías ópticas, incluyendo arquitecturas avanzadas de interconexión óptica y E/S óptica, podrían emerger durante este período.

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