Lumentum é uma empresa de referência em comunicações óticas e fotónica, centrada em lasers, componentes óticos e soluções de comunicação de alta velocidade. Com a rápida evolução da infraestrutura de IA, a Lumentum aplica o seu know-how em dispositivos óticos para integrar a cadeia de fornecimento de CPO, fotónica de silício e interligações óticas de alta velocidade, fornecendo componentes essenciais para a conectividade dos centros de dados do futuro.
O desenvolvimento do CPO é determinante não só para potenciar o desempenho dos chips de IA, mas também para redefinir a arquitetura das redes de centros de dados. Com o crescimento da procura por comunicações óticas de 800G e 1,6T e o aumento dos clusters de IA, a tecnologia de interligação ótica deixa de ser um complemento e assume-se como infraestrutura base da IA.
O que é CPO (Co-Packaged Optics)
O CPO (Co-Packaged Optics) é uma tecnologia avançada de interligação que integra dispositivos óticos e chips centrais num único sistema, minimizando a distância de transmissão de dados entre chips e módulos óticos e potenciando a eficiência das comunicações de alta velocidade. Nas redes de centros de dados tradicionais, a arquitetura modular ótica discreta prevalece: chips em servidores ou switches processam dados, enquanto módulos óticos externos ligam-se por interfaces elétricas, assegurando a conversão de sinais entre domínios elétricos e óticos.
Esta arquitetura alimentou o crescimento da internet e da cloud durante décadas. Contudo, a rápida expansão dos centros de dados de IA traz novos desafios ao modelo tradicional.
O treino de IA exige colaboração intensiva entre GPU, com volumes de troca de dados em clusters de GPU muito superiores aos das aplicações convencionais. O treino de modelos de IA à escala requer mais chips de comutação de alta velocidade e maior conectividade de rede. Com o aumento das velocidades de transmissão, as ligações elétricas de alta velocidade entre chips e módulos óticos provocam maiores perdas de sinal e consumo energético. Aos limiares de 800G e 1,6T, as arquiteturas tradicionais enfrentam atenuação de sinal, desafios térmicos e menor eficiência energética.
O CPO revoluciona este paradigma. Ao colocar o motor ótico junto ao chip de comutação, encurta o percurso do sinal elétrico de alta velocidade, reduz perdas e diminui o consumo energético do sistema — tornando-se uma tecnologia decisiva para as redes de centros de dados de IA de próxima geração.
Os principais fabricantes de chips, fornecedores de equipamentos de rede e empresas de comunicações óticas já apostam fortemente no desenvolvimento do CPO.
Principais diferenças entre CPO e módulos óticos tradicionais
A distinção fundamental entre CPO e módulos óticos tradicionais está na forma como os componentes óticos se ligam ao chip.
Arquitetura tradicional: chip → interface elétrica → módulo ótico → fibra ótica
Arquitetura CPO: chip + motor ótico → ligação direta à fibra ótica
Nos sistemas tradicionais, os dados do chip convertem-se primeiro em sinais elétricos de alta velocidade, enviados para um módulo ótico externo para conversão eletro-ótica. Com o aumento das velocidades, este percurso elétrico torna-se um ponto crítico de limitação. O CPO aumenta a eficiência ao aproximar a interface ótica do chip.
Os principais diferenciais são:
- Consumo energético: O consumo de energia é um fator determinante nos custos dos centros de dados de IA. Com mais GPU, cresce o consumo da rede. O CPO reduz este impacto ao encurtar as ligações elétricas de alta velocidade.
- Largura de banda: Os clusters de IA do futuro exigem trocas de dados ultra rápidas. Os módulos óticos tradicionais evoluem, mas taxas superiores aumentam a complexidade. O CPO oferece uma arquitetura mais eficiente em ambientes de elevada largura de banda.
- Design de sistema: Os módulos óticos tradicionais são modulares, facilitando manutenção e substituição. O CPO exige co-design entre chips, packaging e ótica, elevando o grau de exigência no fabrico.
O CPO não é uma mera substituição dos módulos óticos existentes — representa uma nova via tecnológica para cenários de computação de IA de alto desempenho.
Porque é que os chips de IA estão a acelerar a adoção do CPO
O avanço contínuo dos chips de IA é o principal catalisador do interesse no CPO. Os aceleradores de IA atuais oferecem cada vez mais capacidade de computação, processando conjuntos de dados cada vez maiores. Para extrair o máximo desempenho, é essencial ligar múltiplos nós de computação em redes de alta velocidade.
Nos centros de dados de IA de grande escala, as tarefas de computação distribuem-se por extensos clusters de GPU. Por exemplo, o treino de um grande modelo de linguagem pode requerer milhares de GPU a trocar parâmetros e resultados em simultâneo.
Isto exige redes à altura. Se a velocidade de rede não acompanha, mesmo as GPU mais potentes ficam limitadas por atrasos na transferência de dados. As interligações eletrónicas tradicionais enfrentam dificuldades crescentes a velocidades elevadas:
- Percursos de sinal de alta velocidade mais curtos
- Consumo energético superior
- Exigências térmicas mais rigorosas
Por isso, o setor de IA procura novos paradigmas de interligação. O CPO destaca-se ao eliminar gargalos tradicionais de conectividade, permitindo trocas de dados mais eficientes entre chips de alta velocidade.
Com o crescimento das cargas de inferência em IA, os centros de dados não só treinam grandes modelos, como processam milhões de pedidos em tempo real — exigindo redes de baixa latência e elevada largura de banda.
Estratégia da Lumentum para interligações óticas de próxima geração
A Lumentum (LITE) é líder global em comunicações óticas e tecnologia laser, com competências de topo em dispositivos fotónicos, lasers e componentes de comunicações de alta velocidade. Na cadeia de CPO, a Lumentum não produz chips de IA, mas fornece os componentes óticos críticos para a conectividade ótica de alta velocidade.
Apesar de as arquiteturas CPO reduzirem a distância entre chips e módulos óticos, continuam a depender de fontes de luz de alta performance, motores óticos e dispositivos óticos avançados.
Os lasers são especialmente críticos, influenciando diretamente o desempenho das comunicações óticas. As redes de IA de alta velocidade exigem sinais óticos modulados com estabilidade e rapidez, sendo os lasers determinantes para a qualidade do sinal, velocidade de transmissão e fiabilidade do sistema. A experiência da Lumentum em fotónica coloca-a numa posição privilegiada nos mercados de interligação ótica de alta velocidade.
Com a migração dos centros de dados de IA para velocidades superiores, há uma procura crescente por:
- Lasers de alta velocidade
- Componentes de chip ótico
- Dispositivos de fotónica de silício
- Soluções de comunicações de alta velocidade
Estas áreas coincidem com o foco tecnológico da Lumentum. À medida que a comercialização do CPO acelera, a relevância dos fornecedores de dispositivos óticos só aumenta — independentemente da arquitetura, os componentes óticos de alto desempenho são essenciais para a conectividade de alta velocidade.
Sinergia entre fotónica de silício e CPO
A fotónica de silício é um pilar essencial do CPO. Utiliza processos de fabrico de semicondutores maduros para integrar dispositivos óticos em chips de silício.
Enquanto as comunicações óticas tradicionais dependem de componentes discretos, a fotónica de silício aposta numa integração superior, reduzindo custos e aumentando o desempenho.
CPO e fotónica de silício complementam-se:
- O CPO assegura integração apertada entre chips e sistemas óticos
- A fotónica de silício permite embutir mais funções óticas diretamente nos chips
Em conjunto, aumentam a eficiência das transmissões nas redes de centros de dados.
Para os centros de dados de IA, esta sinergia é determinante.
Com a escalada do desempenho dos chips de IA, as velocidades de transferência de dados têm de acompanhar. Depender de múltiplos módulos óticos discretos aumenta a complexidade e o consumo energético.
A fotónica de silício reduz o tamanho dos componentes óticos e melhora a eficiência produtiva, enquanto o CPO encurta a distância entre chips e módulos óticos. Juntos, impulsionam a evolução das arquiteturas de interligação de alta velocidade do futuro.
Os principais players globais de semicondutores e comunicações óticas investem em investigação tanto em fotónica de silício como em CPO.
A Lumentum possui uma base técnica sólida, com I&D de longa data em lasers e dispositivos fotónicos. Fontes de luz, moduladores e componentes óticos são essenciais tanto para sistemas de fotónica de silício como para CPO.
À medida que o CPO passa da validação laboratorial para a implementação em larga escala, empresas com know-how profundo em fotónica estão bem posicionadas para aproveitar as novas oportunidades do setor.
O CPO impôs-se como tecnologia central de infraestrutura de IA, atraindo líderes da cadeia de fornecimento como Lumentum, Broadcom e Marvell, cada uma com um posicionamento técnico distinto.
A Lumentum é sobretudo fornecedora de dispositivos de comunicações óticas.
As suas forças residem nos lasers, componentes óticos e tecnologia fotónica. No universo CPO, a Lumentum foca-se nas fontes de luz e componentes óticos, assegurando os dispositivos base para a transferência de dados de alta velocidade.
A Broadcom Inc. atua a nível de infraestrutura de sistema.
É líder em chips de comutação para centros de dados e está presente em ASIC de rede, chips de conectividade e soluções de infraestrutura para IA. O seu diferencial no CPO resulta da experiência em chips e sistemas de rede.
Por exemplo, os centros de dados de IA requerem chips de comutação de alta velocidade para gerir o tráfego entre grandes clusters de GPU — domínio onde a Broadcom se destaca.
A Marvell Technology, Inc. foca-se em conectividade de centros de dados, chips de rede e tecnologias de conversão optoeletrónica.
Tem posições fortes em interligações de alta velocidade, redes de centros de dados, conectividade de armazenamento e chips de comunicações óticas.
Em síntese:
- Lumentum: dispositivos óticos e tecnologia laser
- Broadcom: chips de rede e plataformas de sistema
- Marvell: chips de conectividade e infraestrutura de dados
A comercialização do CPO depende de avanços coordenados em chips, packaging, ótica e equipamentos de rede — não de uma única empresa.
Desafios da comercialização do CPO
Apesar de ser apontado como o futuro das interligações óticas para IA, o CPO enfrenta ainda vários obstáculos antes da adoção em massa.
Complexidade de fabrico: Os módulos óticos tradicionais são modulares, facilitando a substituição de componentes. A integração elevada de ótica e chips no CPO torna o fabrico e a manutenção mais exigentes.
Isto requer packaging avançado, testes rigorosos e colaboração eficiente na cadeia de fornecimento.
Normas industriais: O ecossistema dos centros de dados envolve fabricantes de chips, servidores, equipamentos de rede e operadores de cloud, com requisitos ainda divergentes para arquiteturas, interfaces e aplicações CPO.
A normalização industrial é fundamental para escalar a adoção do CPO.
Custo: O CPO promete menor consumo energético a longo prazo, mas os custos iniciais de I&D e fabrico são elevados. Para os grandes operadores de cloud, a vantagem tecnológica tem de traduzir-se em retorno do investimento.
Se os custos dos dispositivos CPO não baixarem rapidamente, os módulos óticos tradicionais podem manter-se em determinados mercados.
Gestão térmica e fiabilidade: Com o aumento da densidade dos dispositivos nos centros de dados de IA e a maior proximidade entre chips e ótica, a estabilidade a longo prazo exige novas soluções de engenharia.
A evolução do CPO é, por isso, um processo gradual e não uma substituição imediata da tecnologia existente.
O futuro das interligações óticas de IA de próxima geração
A evolução das interligações óticas para IA assenta em três pilares: maior velocidade, menor consumo energético e integração mais profunda.
- Atualização de velocidade: Os centros de dados estão a migrar de comunicações óticas de 400G para 800G e, com clusters de IA cada vez maiores, 1,6T e acima serão os próximos marcos. Isto impulsionará a inovação contínua em lasers, chips óticos e packaging.
- Adoção em larga escala do CPO: O CPO ainda está em fase de industrialização, mas à medida que aumenta a potência dos chips de IA e as exigências de rede, a sua relevância cresce. O CPO deverá estrear-se em centros de dados de IA de hiperescalabilidade, alargando-se depois à computação de alto desempenho.
- Computação ótica e fotónica avançada: Com o aumento da complexidade dos modelos de IA, as arquiteturas eletrónicas tradicionais podem atingir limites. A computação ótica, fotónica de silício e sistemas fotónicos avançados podem tornar-se elementos essenciais da infraestrutura de computação. Para a Lumentum, a oportunidade está na atualização global das comunicações óticas.
O crescimento da IA impulsiona não só a procura por GPU, mas também a atualização da conectividade, transferência de dados e tecnologia de infraestrutura. As interligações óticas afirmam-se como pilar do ecossistema de IA.
Conclusão
O CPO (Co-Packaged Optics) está a afirmar-se como tecnologia essencial de interligação de alta velocidade para centros de dados de IA de próxima geração. À medida que os modelos de IA escalam, clusters massivos de GPU exigem mais largura de banda e menor latência, expondo os limites das arquiteturas tradicionais de módulos óticos. Com a integração apertada de componentes óticos e chips, o CPO reduz as distâncias de transmissão de sinais de alta velocidade e aumenta a eficiência da rede. Paralelamente, os avanços da fotónica de silício aceleram a integração dos sistemas óticos, preparando as bases para redes de IA de alta velocidade no futuro.
A Lumentum (LITE), enquanto líder em comunicações óticas e tecnologia laser, posiciona-se como fornecedora de dispositivos óticos e componentes laser na cadeia de CPO. Enquanto a Broadcom lidera em chips de rede e a Marvell em chips de conectividade, a Lumentum foca-se na fotónica.
No entanto, a comercialização do CPO ainda enfrenta desafios ao nível da complexidade de fabrico, custos, normalização e fiabilidade. Com a expansão dos centros de dados de IA, a importância das interligações óticas de alta velocidade vai intensificar-se.
No panorama industrial, a competição em IA está a passar da computação para a capacidade de transmissão de dados. O CPO, a fotónica de silício e as comunicações óticas de alta velocidade serão decisivos para suportar a infraestrutura de IA do futuro, com empresas como a Lumentum a assumir um papel central nesta evolução tecnológica.
