ファイバー接続の進化：プラガブル・オプティクスからコ・パッケージド・オプティクス（CPO）へ

プラガブル・トランシーバの限界

データセンターやハイパフォーマンス・コンピューティング環境がネットワーク速度の限界を押し広げるにつれ、従来のプラガブル・トランシーバは物理的・電気的な限界に達しつつあります。プリント回路基板（PCB）上で電気トレースを使用することにより、シグナルインテグリティの課題、電力消費の懸念、レイテンシの増加が生じます。これらの制約は、伝送速度が800Gbpsを超えるとより顕著になり、より効率的な新しい光接続ソリューションの必要性を促しています。

 

緩やかな移行：プラガブルオプティクスからCPOへ

従来のプラガブルオプティクスからコ・パッケージド・オプティクス（CPO）への移行は、急激な飛躍ではなく、帯域幅、電力効率、シグナルインテグリティの段階的な改善を可能にする構造的かつ段階的な進歩です。この移行は、ファイバーがネットワーキング・インフラに統合される方法の根本的な転換を意味し、よりチップに近くなることで、広帯域化、低遅延化、効率化が可能になります。Yole Développement社による主要な調査（2022年3月）は、このシフトをマッピングし、電力効率とシステムの複雑さが、時間とともにCPOの採用をどのように促進するかを示している。

現段階では、光接続は外部接続のままで、マルチファイバー・プッシュオン（MPO）コネクターがプラガブル・トランシーバー内に組み込まれている。PCB上の電気トレースは、トランシーバーからPCBを経由してASICに至るまで、データ伝送に使用され続け、消費電力と待ち時間の問題を引き起こしている。プラガブルオプティクスは800Gbpsまで使用可能であるが、より高速の要求が高まっているため、より高度な統合アプローチが必要とされている。

 

最大1.6Tbpsのオンボード光学系

プラガブル・トランシーバーの制限を緩和するため、オンボード光学系は光トランシーバーをPCB上に直接移動させます。これにより、電気トレースの長さが短縮され、熱性能が向上し、シグナルインテグリティが強化されます。MPC PICは現在、基板上に直接存在し、密度の向上と電力効率の改善を可能にしています。このステップは、電気的相互接続の課題を最小限に抑えることで、将来の進歩の基礎を築きます。

 

3.2Tbpsとその先に向けた基板上のCPO（Co-Packaged Optics

CPOは、光学部品をスイッチ基板に直接統合するという大きな飛躍を意味する。ほぼすべての電気的トレースを排除することで、CPOはシグナルインテグリティを強化しながら、消費電力とレイテンシを大幅に削減します。このコ・パッケージ・アプローチは、より高い帯域幅機能を可能にし、次世代データセンターにおける更なるスケーラビリティへの道を開きます。

 

6.4Tbps以上のダイレクト光I/O

ファイバー接続の進化の最終段階では、光ファイバーがスイッチチップ自体に直接結合されるダイレクト光I/Oが導入される。これにより、電気的相互接続の必要性が完全になくなり、電力効率、帯域幅、システム全体の性能がさらに最適化されます。このアーキテクチャは、将来のAI、機械学習（ML）、ハイパフォーマンス・コンピューティング（HPC）、およびハイパースケール・データセンター・アプリケーションの需要を満たすために不可欠です。

なぜこの移行が重要なのか

人工知能（AI）、大規模言語モデル（LLM）、機械学習（ML）、高性能コンピューティング（HPC）、ハイパースケールデータセンターなどでは、より高い帯域幅、低消費電力、シグナルインテグリティの向上、将来を見据えたスケーラビリティが求められています。ワークロードのデータ集約度が高まるにつれ、従来の電気的相互接続では要求される性能に追いつくことが難しくなっています。プラガブルオプティクスからCPOへ、そして最終的にはダイレクトオプティカルI/Oへの移行は、次世代のネットワーキングとコンピューティングアプリケーションをサポートするために不可欠です。この移行により、次のことが保証されます：

• より高い帯域幅 電気領域での信号の移動距離を減らすことで、指数関数的なデータ増大に対応する。
• 低消費電力 電気的相互接続の損失と発熱を低減する。
• シグナルインテグリティの向上 直接光結合により信号劣化を最小限に抑え、効率を高める。
• スケーラビリティ チップレベルの光I/Oでさらに高いデータ・レートを必要とする将来のアプリケーションのために。

 

光コネクティビティの未来におけるSENKOの役割

SENKOは、光コネクティビティのイノベーションの最前線に位置し、プラガブルトランシーバから次世代光アーキテクチャへの移行を促進する先進的なソリューションを提供しています。同社の先駆的な製品には次のようなものがある：

• MPCコネクター - 新しいオンボードおよびコ・パッケージ・アプリケーションのための高密度光接続を可能にします。MPCはファイバーとチップを直接結合するように設計されており、損失を低減し、効率を高めます。
• SN-MTおよびMPOバヨネットコネクター - 次世代データセンターにおけるコンパクト、高性能、高密度相互接続用に設計され、優れた省スペース機能を提供します。
• ELSFP（拡張ラージスケール・フォームファクタ・プラガブル） - 次世代トランシーバーの電力と密度の要件に対応する将来対応型ソリューション。ELSFPは、進化するハイパースケールデータセンターアーキテクチャをサポートし、高帯域幅と低消費電力を実現します。
• 先進光バックプレーンソリューション - SENKOはまた、新しいバックプレーン光接続オプションのパイオニアでもあり、重要なインフラ環境でのシームレスな高速データ伝送を保証します。

SENKOは、光コネクティビティにおける絶え間ないイノベーションにより、データセンターやハイパフォーマンスコンピューティング環境において、より高いスループット、より低いレイテンシ、より高い効率性の実現を支援しています。業界がより高速な光ソリューションに向けて前進する中、SENKOのイノベーションは、AI主導のハイパースケール環境において、シームレスなスケーラビリティ、パフォーマンスの向上、将来性のある接続性を確保する上で、極めて重要な役割を果たしています。

 

結論

プラガブルオプティクスからCPOとダイレクト光I/Oへの進化は、ファイバー接続における重要な進歩である。オプティクスをスイッチングファブリックにより近づけることで、この移行はAI、ML、HPC、ハイパースケールデータセンターの増大するニーズに対応します。SENKOのような企業が光コネクティビティ・ソリューションをリードすることで、高速ネットワーキングの未来は、データセンターのアーキテクチャと性能ベンチマークを再定義するような目覚ましいブレークスルーを迎えることになるでしょう。