El entrenamiento de IA, la inferencia y la computación de alto rendimiento están impulsando la capacidad de los conmutadores hacia la clase de 51.2 Tbps y 102.4 Tbps. Al mismo tiempo, las interfaces de 800G y 1.6T están aumentando el número de enlaces ópticos de alta velocidad desplegados dentro de los centros de datos. El desafío ya no es solo el ancho de banda. La pérdida de señal eléctrica, la potencia de los módulos, la refrigeración, la densidad del panel frontal y el mantenimiento se están convirtiendo en restricciones de diseño a nivel de sistema.

Las ópticas enchufables tradicionales dependen de rutas eléctricas de PCB relativamente largas entre el silicio de conmutación y los módulos del panel frontal. Los procesadores de señal digital compensan la degradación de la señal resultante, pero esa compensación añade consumo de energía y calor. Las Ópticas Enchufables de Accionamiento Lineal (LPO), las Ópticas Cercanas al Empaquetado (NPO) y las Ópticas Coempaquetadas (CPO) abordan el problema cambiando el lugar donde se produce la conversión óptica y acortando progresivamente la ruta eléctrica de alta velocidad.

Estas arquitecturas no deben verse como una secuencia simple en la que una tecnología reemplaza inmediatamente a otra. LPO enfatiza la compatibilidad y el menor consumo, NPO acerca los motores ópticos al silicio de conmutación manteniendo cierto grado de reemplazabilidad, y CPO apunta a la mayor integración y densidad de ancho de banda. Su valor depende de la red que se esté construyendo.

Por qué las ópticas enchufables convencionales están alcanzando sus límites

En una arquitectura convencional, el silicio de conmutación se monta en la PCB del sistema mientras que los módulos ópticos se instalan en el panel frontal. Por lo tanto, las señales eléctricas de alta velocidad pueden recorrer decenas de centímetros a través de la placa antes de llegar al módulo óptico.

Con velocidades de señalización eléctrica de 112G y 224G, estas trazas se vuelven cada vez más difíciles de manejar. Las rutas más largas introducen pérdida de inserción, diafonía y distorsión de la forma de onda. Normalmente se utiliza un DSP del lado del módulo para ecualizar y corregir la señal antes de la transmisión óptica, lo que ayuda a mantener una comunicación fiable a través del canal eléctrico.

El DSP resuelve un importante problema de integridad de la señal, pero también contribuye a tres restricciones más amplias del sistema.

La potencia óptica se convierte en un problema a nivel de sistema

En despliegues de alta densidad de 800G y 1.6T, la potencia de la interfaz óptica ya no es una pequeña fracción del consumo del conmutador. Un módulo enchufable tradicional de 800G DR8 puede consumir aproximadamente 18–25 W por puerto, mientras que los módulos ópticos pueden representar casi el 50% de la potencia total del equipo en una configuración densa.

Para un conmutador de 800G con 64 puertos, el llenado de cada puerto con módulos en este rango resulta en aproximadamente 1,152–1,600 W solo de potencia de módulos ópticos. Esa carga tiene consecuencias directas en las fuentes de alimentación, la velocidad de los ventiladores, la planificación del flujo de aire y la capacidad de refrigeración a nivel de rack.

Los canales eléctricos largos se vuelven más difíciles de compensar

La ecualización basada en DSP puede corregir muchas imperfecciones, pero no acorta físicamente la conexión de la PCB. A medida que aumentan las velocidades de las interfaces, las pérdidas eléctricas y la diafonía se vuelven más difíciles de controlar, y el procesamiento de señales adicional puede añadir consumo y latencia mientras el canal subyacente sigue siendo largo.

La densidad del panel frontal alcanza límites físicos

Los módulos enchufables tradicionales ocupan jaulas en la placa frontal del equipo. A medida que aumenta el número de puertos, el área del panel frontal se convierte en otro recurso limitante. La concentración de muchos módulos de alta potencia en la misma área también crea un entorno térmico exigente.

Tres formas de acortar la ruta eléctrica

La diferencia esencial entre las tres arquitecturas es la distancia entre el silicio de conmutación y la conversión óptica. Acercar progresivamente la óptica al dispositivo de conmutación reduce el canal eléctrico que debe transportar señales de muy alta velocidad.

Arquitectura enchufable de accionamiento lineal

LPO conserva el formato enchufable familiar del panel frontal, pero elimina el DSP del módulo óptico. Las funciones de procesamiento de señal lineal se desplazan hacia el lado de la conmutación, mientras que el módulo se centra principalmente en la conversión óptica y la amplificación lineal.

Una ruta de señal simplificada es:

Silicio de conmutación → Accionamiento lineal → Conversión óptica enchufable → Fibra

La ventaja clave es la continuidad operativa. La interfaz óptica sigue siendo enchufable y puede seguir utilizando factores de forma de alta densidad ya establecidos. Por lo tanto, los operadores de centros de datos pueden reducir la potencia óptica sin cambiar inmediatamente todo el modelo de mantenimiento de los equipos.

Motores ópticos cercanos al empaquetado

NPO adopta un enfoque más integrado. En lugar de mantener la función de conversión óptica en el panel frontal, el motor óptico se monta en la placa del sistema cerca del silicio de conmutación.

La ruta de la señal eléctrica se puede acortar hasta aproximadamente 2–5 cm:

Silicio de conmutación → Conexión de PCB de 2–5 cm → Motor óptico montado en placa → Fibra

La arquitectura descrita en el material técnico apunta a pérdidas de señal eléctrica por debajo de 13 dB y continúa evitando el procesamiento DSP del lado del módulo. Una fuente láser externa proporciona la fuente óptica, mientras que el motor óptico cercano realiza la conversión de transmisión y recepción.

Debido a que el motor óptico sigue siendo un componente separado, NPO mantiene un mayor grado de capacidad de servicio que un diseño completamente coempaquetado, al tiempo que logra una mayor integración que LPO.

Integración óptica a nivel de chip

CPO traslada el motor óptico al mismo sustrato de empaquetado que el silicio de conmutación. En lugar de centímetros de enrutamiento de PCB, la conexión eléctrica de alta velocidad se reduce a la escala milimétrica.

La ruta se convierte en:

Silicio de conmutación → Motor óptico coempaquetado → Fibra

Este enfoque elimina la mayor parte de la interconexión eléctrica larga entre el dispositivo de conmutación y la etapa de conversión óptica. Por lo tanto, ofrece el mayor potencial para una alta densidad de ancho de banda, bajo consumo y bajas pérdidas en la ruta eléctrica.

La contrapartida es un acoplamiento más estrecho entre la óptica y la plataforma de conmutación. Los procedimientos de servicio, el diseño térmico y la planificación de la fiabilidad deben considerarse a nivel de sistema y de empaquetado, en lugar de tratar cada interfaz óptica como un módulo de panel frontal independiente.

Comparación de potencia, densidad y capacidad de servicio

No existe una única arquitectura óptica que sea óptima para todos los centros de datos. La menor potencia y las rutas eléctricas más cortas deben equilibrarse con el mantenimiento, la complejidad de la plataforma, la flexibilidad de implementación y la madurez tecnológica.

LPO cambia la electrónica del módulo mientras preserva el modelo operativo físico de una interfaz enchufable convencional. Esto hace que sea comparativamente sencillo introducirlo en entornos donde el reemplazo en campo sigue siendo importante.

NPO acepta una mayor integración de sistema a cambio de una ruta eléctrica mucho más corta. Debido a que el motor óptico permanece separado del paquete de conmutación, ofrece un compromiso entre la eficiencia eléctrica y la mantenibilidad.

CPO pone el máximo énfasis en la integración. Su valor se vuelve más fuerte a medida que aumenta la densidad de ancho de banda y el propio enlace eléctrico se convierte en una limitación dominante. Sin embargo, la misma integración significa que el mantenimiento no puede planificarse exactamente de la misma manera que con las ópticas de panel frontal.

Dónde encaja mejor cada arquitectura

La estrategia de implementación más eficaz comienza con el escenario del centro de datos, en lugar de seleccionar la tecnología más integrada por defecto.

Instalaciones existentes y clústeres de inferencia de IA

LPO es muy adecuada para las actualizaciones de centros de datos en instalaciones existentes (brownfield) donde se requiere una reducción de potencia, pero los operadores siguen queriendo una interfaz enchufable familiar. La hoja de ruta técnica la posiciona para la transmisión a corta y media distancia de 800G y 1.6T, incluidos los clústeres de inferencia de IA y las instalaciones existentes con un margen de refrigeración limitado.

Este tipo de despliegue puede reducir la carga de potencia asociada al procesamiento DSP del lado del módulo sin necesidad de pasar inmediatamente a ópticas montadas en placa o integradas en el paquete.

Nuevos sitios de computación a escala media

NPO se alinea mejor con los nuevos diseños de equipos donde el diseño de la PCB puede optimizarse en torno a canales eléctricos cortos. Está destinada a la interconexión a nivel de rack o de corta distancia de 800G y 1.6T, equilibrando una mayor integración con los requisitos prácticos de mantenimiento.

Para un centro de datos de IA nuevo (greenfield), esta arquitectura permite a los diseñadores de sistemas acortar la ruta eléctrica en la etapa de diseño del hardware, en lugar de compensar continuamente una larga conexión de panel frontal.

Redes de entrenamiento muy grandes

CPO está posicionada para clústeres de IA y computación de alto rendimiento muy grandes, donde la densidad de ancho de banda y la eficiencia energética se vuelven más importantes que los procedimientos convencionales de reemplazo de módulos ópticos.

A 1.6T y más allá, la reducción de la ruta eléctrica al nivel del paquete se vuelve cada vez más atractiva. La arquitectura es especialmente relevante para los sistemas de conmutación de alta radiación y distancia ultra corta en grandes redes de entrenamiento, donde miles de aceleradores generan un enorme tráfico este-oeste.

Planificación de una migración por etapas

Una actualización de la red óptica debe diseñarse en torno a los presupuestos de potencia, el ciclo de vida del conmutador, los procedimientos de servicio y la velocidad de interfaz esperada. Desplegar la arquitectura más integrada en todas partes puede crear costes innecesarios y complejidad de mantenimiento.

Para un centro de datos en funcionamiento, una ruta por etapas puede comenzar identificando los conmutadores donde los módulos ópticos consumen una gran parte de la potencia del equipo. Si la plataforma sigue requiriendo capacidad de servicio en el panel frontal, un enfoque enchufable de menor potencia puede ofrecer el primer paso más práctico.

Los nuevos diseños de conmutadores ofrecen una mayor libertad. Trasladar el motor óptico a la PCB y colocarlo a unos pocos centímetros del silicio de conmutación puede reducir la pérdida del canal eléctrico antes de que se vuelva lo suficientemente grave como para requerir una compensación extensa.

Las ópticas completamente coempaquetadas se vuelven más convincentes cuando las velocidades de interfaz, la radiación del conmutador y la densidad térmica hacen que las rutas eléctricas convencionales del panel frontal sean cada vez más difíciles de mantener.

Por lo tanto, un marco de decisión práctico puede resumirse de la siguiente manera:

• Utilice un enfoque enchufable de accionamiento lineal cuando tanto la menor potencia como el reemplazo en campo sean importantes.

• Acerca la óptica al paquete cuando una nueva plataforma pueda soportar motores ópticos a nivel de placa y rutas de PCB más cortas.

• Considere la integración coempaquetada cuando la máxima densidad de ancho de banda y la mínima longitud de ruta eléctrica se conviertan en restricciones de diseño primarias.

La implementación híbrida también es razonable. Diferentes niveles de conmutadores, generaciones de equipos y tamaños de clúster pueden utilizar diferentes arquitecturas ópticas dentro del mismo entorno de centro de datos.

Dirección del mercado hasta 2028

La hoja de ruta tecnológica indica una transición gradual, no un único evento de reemplazo.

LPO comenzó a avanzar hacia una adopción de mayor volumen a partir de 2025. Durante 2026, las implementaciones de 800G y 1.6T están posicionadas para el despliegue por lotes en escenarios de inferencia de IA y actualización de centros de datos existentes. Las perspectivas de mercado citadas en el material técnico estiman los envíos totales de LPO en aproximadamente 3–4 millones de unidades en 2026.

NPO sigue una curva de adopción posterior. La fuente sitúa a NPO de 1.6T en una etapa de madurez técnica durante 2026, con envíos de pequeño volumen esperados en la segunda mitad de 2026 y despliegues a mayor escala a partir de 2027.

CPO tiene el ciclo de integración más largo. La hoja de ruta espera envíos piloto iniciales de 1.6T hacia finales de 2026, seguidos de un despliegue comercial más amplio durante 2027–2028. Para CPO de próxima generación de 3.2T, se espera que la implementación más amplia se desarrolle después de 2028.

El patrón de despliegue resultante es complementario. Durante 2026–2027, se espera que LPO y NPO aborden una gran parte del mercado de 800G y 1.6T de corta y media distancia, en particular las actualizaciones de centros de datos existentes y los nuevos clústeres de IA de escala media. Más allá de 2028, CPO se vuelve más relevante para las redes de entrenamiento de ultra gran escala de 3.2T y mayor velocidad.

Esto no significa que una arquitectura desaparezca cuando otra escala. Diferentes niveles de integración resuelven diferentes problemas operativos, por lo que múltiples enfoques pueden permanecer activos a lo largo de las generaciones de centros de datos.

Notas finales

El cambio de los módulos enchufables tradicionales hacia LPO, NPO y CPO es fundamentalmente una respuesta a un problema de interconexión eléctrica creado por el rápido aumento del ancho de banda óptico.

Con capacidades de conmutación de 51.2 Tbps y 102.4 Tbps, un diseño basado en trazas largas de PCB, compensación DSP y un gran número de módulos de panel frontal de alta potencia ejerce una presión creciente sobre la entrega de energía, la refrigeración y la densidad física. Acortar la ruta eléctrica cambia ese equilibrio.

LPO ofrece la ruta menos disruptiva al mantener una interfaz enchufable mientras simplifica el procesamiento de señales del lado del módulo. NPO acerca el motor óptico a unos pocos centímetros del silicio de conmutación, mejorando la eficiencia eléctrica mientras conserva cierta reemplazabilidad. CPO lleva la óptica al mismo sustrato del paquete, apuntando a la mayor densidad de ancho de banda y la menor pérdida de ruta eléctrica.

Por lo tanto, la solución adecuada depende de dónde se encuentre la red en su ciclo de vida. Los centros de datos existentes pueden priorizar la compatibilidad y la mantenibilidad, los nuevos sitios de IA pueden optimizar la integración a nivel de placa, y los futuros sistemas de entrenamiento ultradensos pueden requerir integración óptica a nivel de paquete. Tratar estas arquitecturas como opciones complementarias en lugar de reemplazos universales proporciona un camino más práctico hacia las redes de 800G, 1.6T y futuras 3.2T.

Preguntas frecuentes

¿Puede LPO seguir utilizando factores de forma ópticos enchufables estándar?

Sí. La arquitectura descrita en el material técnico conserva los formatos enchufables estándar como QSFP-DD y OSFP. El cambio principal es la eliminación del procesamiento DSP del lado del módulo, no la eliminación de la interfaz física enchufable.

¿Requiere NPO que el motor óptico esté permanentemente unido al paquete del conmutador?

No. En la arquitectura NPO descrita, el motor óptico se monta cerca del silicio de conmutación en la placa del sistema y puede permanecer reemplazable de forma independiente. Esta es una de las principales diferencias entre la integración cercana al paquete y la completamente coempaquetada.

¿Qué papel desempeña una fuente láser externa en las ópticas cercanas al paquete?

La implementación de NPO descrita aquí utiliza una fuente láser externa independiente (ELS) para proporcionar potencia óptica, mientras que el motor óptico montado en la placa maneja la transmisión y recepción ópticas.

¿Por qué la eliminación del DSP del módulo requiere más atención al diseño del host?

Cuando se reduce o elimina el procesamiento de señales del lado del módulo, la calidad del canal eléctrico se vuelve más dependiente de las capacidades del silicio de conmutación, el diseño de la PCB y la implementación general del host. Por lo tanto, una menor complejidad del módulo otorga mayor importancia a la ingeniería de integridad de señal a nivel de sistema.