Por Benoit Fleury, director de desarrollo comercial de CPO para Corning Optical Communications

Las capacidades de procesamiento y de red de los centros de datos siguen siendo llevadas al límite, y las interconexiones de cobre se vuelven cada vez menos viables debido al rápido crecimiento de las capacidades de inteligencia artificial y los modelos de red.

Para satisfacer las necesidades exponencialmente crecientes de las redes de centros de datos y al mismo tiempo reducir el consumo de energía creado por el aumento de las velocidades de procesamiento, los anchos de banda y las densidades, las conexiones ópticas ahora deben acercarse mucho más a los chips integrados de red y procesamiento (IC) para reducir la longitud de las pistas de cobre hacia estos IC.

La óptica co-empaquetada (CPO) logra esto al empaquetar los transceptores ópticos (a menudo denominados chiplets fotónicos) con los circuitos integrados (CI) en el mismo sustrato de silicio; esto reduce significativamente la longitud de la ruta eléctrica entre la óptica y los CI eléctricos, lo que a su vez reduce el consumo de energía y desbloquea niveles sin precedentes de concentración de ancho de banda.

La fibra supera al cobre: ​​y aquí explicamos por qué

La potencia necesaria para transmitir señales eléctricas a lo largo de una ruta de cobre comienza a resultar prohibitiva a velocidades de datos de 200 Gb/s, momento que se espera que alcance el punto de inflexión en el que el CPO empiece a convertirse en una solución mucho mejor.

La conversión óptica-eléctrica que realiza el transceptor óptico sigue siendo necesaria en un sistema CPO, pero pasa de ser un módulo enchufable ubicado en la placa frontal del equipo de conmutación a un pequeño chip (o chiplet) empaquetado de forma muy similar a los circuitos integrados de destino dentro de la caja. Broadcom y Nvidia, grandes fabricantes de chipsets para centros de datos, han anunciado productos de red para centros de datos basados ​​en CPO que operan a 51,2 y 102,4 Tb/s.

Conectando los puntos

La conexión de fibras a estos chiplets transceptores, o circuitos integrados fotónicos (PIC), de forma precisa y fiable, es fundamental para los sistemas CPO. Actualmente, esto se consigue acoplando una matriz de fibras monomodo al borde o la superficie del PIC.

Cada método tiene sus ventajas y desventajas, y ambos están siendo desarrollados actualmente por diferentes fabricantes de chipsets. En ambos casos se utilizan los mismos tipos de fibra, para lo cual Corning está desarrollando activamente soluciones de conectividad de fibra a chip de primera clase.

Los sistemas CPO de primera generación, como los anunciados por Broadcom y Nvidia para la conmutación Ethernet, utilizan unidades de matriz de fibra (FAU) de gran cantidad de canales que están diseñadas para alinear con precisión los núcleos de fibra con sus guías de ondas correspondientes dentro de los PIC.

Estas FAU son difíciles de fabricar, ya que requieren un alto número de fibras, fibras mixtas monomodo (SM) y fibras de mantenimiento de polarización (PM), integración de componentes microópticos según el mecanismo de acoplamiento de fibra a chip, alineaciones de tolerancia de alta precisión, fibras optimizadas para CPO y conjuntos de conectores múltiples.

Corning está bien equipado para proporcionar estos complejos arneses dentro de la caja y está intensificando sus operaciones para satisfacer las necesidades de la industria a medida que se amplía la adopción de la tecnología CPO.

Como parte de nuestra presentación OFC 2025, Corning lanzó la fibra CPO FlexConnect, parte de nuestras soluciones de IA GlassWorks, la solución integral de Corning para las necesidades de redes de IA, tanto dentro como fuera del centro de datos. La fibra CPO FlexConnect es una fibra monomodo resistente a la flexión, específicamente optimizada para configuraciones de corta distancia, lo que la hace ideal para implementaciones de fibra CPO preconfiguradas.

La siguiente figura ilustra un ensamblaje FAU, con la FAU en el extremo PIC a la derecha, un arnés de fibra SM/PM y varios conectores ópticos a la izquierda que se acoplan en el interior de la placa frontal del sistema.

En OFC 2025, Corning también presentó dos ejemplos de infraestructuras de fibra CPO preconfiguradas. Uno de ellos era una maqueta de una sola unidad de rack que contenía un sistema de conmutación Ethernet de 102,4 Tb/s con 64 conectores MMC y un total de hasta 1024 fibras de señal perfectamente organizadas hacia y desde los 16 PIC ubicados junto con el circuito integrado de conmutación en el centro del conjunto.

Además, 16 módulos de fuente láser enchufables en la placa frontal están interconectados a los mismos PIC por medio de fibras especializadas conocidas como fibras de mantenimiento de polarización (PM).

El otro ejemplo de infraestructura de fibra CPO que se presentó fue un sistema de interconexión basado en GPU de Mixx Technologies, que también incluía conectores MMC y fuentes láser enchufables en la placa frontal del sistema, una mezcla de fibras densamente empaquetadas monomodo y de mantenimiento de polarización, y bandejas de administración de fibra para garantizar que las fibras estén organizadas de una manera que sea de fácil mantenimiento.

Habiendo implementado una gran cantidad de infraestructuras de fibra densamente compactadas en centros de datos y entornos de telecomunicaciones, Corning tiene la experiencia y los conocimientos para garantizar que estos sistemas puedan implementarse de manera robusta y a escala.

Además, en OFC 2025, Corning presentó una prueba de concepto hacia un método más avanzado de conectar fibras a chips por medio de un sustrato de vidrio con guías de ondas ópticas integradas.

Además de las ventajas de escala y costo, se pueden lograr densidades extremas en el borde del PIC al acercar mucho las guías de onda, hasta aproximadamente 30 µm, una distancia mucho mayor que la que se puede lograr incluso con las fibras más delgadas. El acoplamiento fibra-chip de próxima generación permitirá la óptica de GPU, que requerirá niveles de densidad y escala sin precedentes.

Al fomentar una combinación de experiencia en vidrio, conectores y fibra, Corning está en una posición única para integrar todos estos elementos críticos en el conector de fibra a chip más avanzado de la industria, lo que permitirá diseños de CPO de generaciones posteriores por parte de nuestros clientes OEM de centros de datos.

Lo que en su día parecía una tecnología futurista y de gran alcance, la CPO, se ha convertido en una realidad impulsada por el fenomenal crecimiento de la IA y la necesidad de dotarla de mayor velocidad y densidad, a la vez que reduce significativamente el consumo de energía. Corning cuenta con todos los elementos para abordar esta necesidad con soluciones innovadoras de fibra y conectividad, y se complace en contribuir al avance de la CPO ahora y en los próximos años.