Gambaran Keseluruhan Transceiver XPO: Apakah Perbezaan Antara CPO?

Memandangkan modul optik telah berkembang daripada 100G kepada 400G, 800G, malah ke arah 1.6T, kapasiti lebar jalur pusat data telah meningkat secara berterusan. Untuk sekian lama, idea bahawa "meningkatkan kelajuan menyelesaikan masalah" berkesan. Walau bagaimanapun, apabila beban kerja latihan AI berkembang dengan pesat, hanya bergantung pada peningkatan kelajuan semata-mata adalah tidak mencukupi.

Kesesakan semasa bukan lagi sekadar persoalan sama ada lebar jalur satu port mencukupi; ia telah berkembang ke peringkat keseluruhan sistem—kepadatan port, kawalan penggunaan kuasa, ruang pelesapan haba dan isu penyelenggaraan seterusnya muncul secara serentak serta saling mengehadkan.

Dalam konteks ini, industri sedang meneroka laluan sambungan saling optik baharu. Di satu pihak, terdapat penyelesaian yang sangat bersepadu seperti CPO; di pihak yang lain, terdapat pelarasan baharu pada seni bina boleh palam. XPO (eXtra-dense Pluggable Optics) ialah satu hala tuju yang muncul secara beransur-ansur melalui pendekatan ini.

Infrastruktur AI Memasuki Fasa Kekangan Baharu

Apabila pusat data perlahan-lahan beralih daripada persediaan awan tradisional dan menerima pakai sistem pengkomputeran besar-besaran yang berfokuskan AI, peranan rangkaian juga berubah. Rangkaian bukan sekadar cara untuk memindahkan data — ia merupakan bahagian penting infrastruktur yang secara langsung mempengaruhi keberkesanan latihan dan kecekapan penggunaan sumber.

Biasanya, meningkatkan kelajuan port daripada 400G kepada 800G, kemudian kepada 1.6T, tidak mencukupi untuk memenuhi keperluan sistem dunia sebenar. Masalah utama ialah beralih daripada "lebar jalur port tunggal" kepada isu peringkat sistem yang lebih kompleks.

Tekanan lebar jalur beralih daripada satu titik kepada skala global

Semasa latihan model besar, banyak GPU atau kad pemecut perlu menyegerakkan parameter dan kecerunan secara berterusan, menyebabkan frekuensi pertukaran data antara nod menjadi sangat tinggi. Apabila saiz model meningkat, trafik rangkaian berkembang jauh lebih pantas berbanding peningkatan kelajuan port tunggal.

Walaupun kelajuan antara muka terus meningkat, ketumpatan lebar jalur rangkaian masih boleh mengehadkan kecekapan latihan dengan mudah, terutamanya dalam senario latihan selari berbilang nod.

Isu Kebolehpercayaan Bertambah Teruk dalam Pelaksanaan Berskala Besar

Dalam kluster AI, bilangan pautan modul optik boleh mencecah puluhan ribu, atau lebih. Jika skalanya lebih besar, walaupun setiap pautan tidak kerap mengalami kegagalan, mungkin akan timbul beberapa masalah. Masalah ini sukar dielakkan sepenuhnya.

Dalam persekitaran seperti ini, jika satu pautan gagal, kesannya bukan hanya pada kawasan setempat. Anda boleh menjeda, menjadualkan semula atau membatalkan tugas latihan menggunakan semua sumber pengkomputeran. Kebolehpercayaan rangkaian lebih daripada sekadar ciri visual. Perniagaan perlu berjalan dengan lancar.

Sistem Penyejukan Beralih kepada Seni Bina Penyejukan Cecair.

Apabila penggunaan kuasa cip pengkomputeran AI terus meningkat, penyelesaian penyejukan udara tradisional semakin menghampiri hadnya, dan penyejukan cecair menjadi pendekatan arus perdana untuk pusat data berketumpatan tinggi.

Ini juga mengenakan kekangan baharu terhadap peranti intersambungan optik: bukan sahaja prestasi isyarat mesti dijamin, malah reka bentuk struktur, pemilihan bahan dan reka bentuk terma juga mesti disesuaikan dengan persekitaran penyejukan cecair bagi menyokong penggunaan pada peringkat rak berketumpatan lebih tinggi.

Kecekapan Tenaga Has Menjadi Salah Satu Penunjuk Teras Reka Bentuk Rangkaian

Dalam kelompok AI berketumpatan tinggi, sumber kuasa perlu diagihkan semula antara pengkomputeran dan rangkaian. Apabila skala sistem meningkat, penggunaan kuasa di sisi rangkaian tidak boleh diabaikan.

Hasilnya, "kuasa setiap bit" telah muncul sebagai metrik penting untuk menilai penyelesaian interkoneksi optik, yang memberi kesan langsung terhadap kos operasi keseluruhan dan had atas kecekapan tenaga sistem.

Ketumpatan Port Fizikal Menghampiri Had Kejuruteraan

Faktor bentuk modul optik boleh palam arus perdana (seperti OSFP) semakin menghampiri had ketumpatan fizikal apabila lebar jalur meningkat. Apabila lebar jalur cip terus berkembang sedangkan ketumpatan port tidak dapat meningkat secara serentak, seni bina rangkaian mesti menambah lapisan, yang mengakibatkan kependaman lebih tinggi dan reka bentuk yang lebih kompleks.

Apakah XPO (eXtra-dense Pluggable Optics)?

Dengan OFC 2026 yang semakin hampir, Arista Networks, dengan kerjasama beberapa pengeluar modul optik, mencadangkan konsep XPO (eXtra-dense Pluggable Optics). XPO boleh difahami sebagai penyelesaian sambungan optik boleh pasang berketumpatan tinggi untuk pusat data AI generasi akan datang. Objektif terasnya adalah untuk meningkatkan lagi ketumpatan lebar jalur dan keupayaan pelesapan haba tanpa mengorbankan kelebihan operasi modul boleh pasang, bagi menyesuaikan diri dengan persekitaran pengkomputeran berkuasa tinggi.

XPO bukan sekadar "peningkatan kelajuan." Ia merupakan pembinaan semula menyeluruh struktur, bekalan kuasa dan kaedah pelesapan haba, yang semuanya difokuskan untuk memenuhi keperluan penggunaan peringkat rak AI.

Spesifikasi dan Keupayaan Utama XPO

Dari perspektif reka bentuk, XPO jelas telah menyimpang daripada laluan evolusi OSFP tradisional, dengan lebih cenderung kepada "unit saling sambung optik peringkat sistem":

Semua faktor ini menunjukkan realiti yang sama: XPO lebih daripada sekadar modul optik; ia merupakan komponen interconnect pengkomputeran berketumpatan tinggi.

Perubahan Berbanding OSFP Lebih Daripada Sekadar "Menggandakan"

Jika kita menggunakan kaedah tradisional Penyelesaian OSFP sebagai rujukan, XPO mewakili lonjakan besar ke hadapan dalam pelbagai dimensi: lebar jalur modul tunggal meningkat kira-kira 8 kali ganda, ketumpatan panel meningkat kira-kira 4 kali ganda, dan buat kali pertama, penyelesaian penyejukan cecair lengkap diperkenalkan dalam faktor bentuk boleh pasang standard.

Perubahan yang lebih penting bukan terletak pada angka itu sendiri, tetapi pada perubahan logik reka bentuk—daripada "meningkatkan kelajuan satu port" kepada "mentakrifkan semula faktor bentuk sambungan optik berdasarkan penggunaan kuasa dan ketumpatan pada tahap rak." Dengan pendekatan ini, XPO lebih menyerupai unit sambungan asas yang direka bentuk semula untuk senario penggunaan kuasa ultra tinggi AI.

Reka Bentuk Inovatif Teras XPO: 

Seni Bina Penindan PCB Dwi "Belly-to-Belly"

Perubahan paling ketara dalam struktur perkakasan XPO ialah penggantian reka bentuk PCB tunggal tradisional dengan "susunan tindanan dwi-PCB." Dua PCB 32 saluran disusun rapat secara belakang-ke-belakang, mentakrifkan semula kawasan panas dan fungsian pada peringkat sistem.

Struktur ini menempatkan komponen yang menghasilkan haba tinggi (seperti litar pemancar dan modul pemacu laser) di "zon panas" dalaman, manakala komponen berkuasa rendah (seperti penerima dan logik kawalan) ditempatkan di "zon sejuk" luaran. Idea utama kaedah ini adalah untuk memendekkan laluan perjalanan haba, yang membolehkan haba memasuki sistem penyejukan dengan lebih cepat dan meningkatkan kecekapan penyingkiran haba.

Apabila lebih banyak saluran dimasukkan ke dalam satu modul, aspek mekanikal menjadi lebih mencabar. Terdapat banyak tempat untuk meletakkan jari, jadi lebih banyak usaha diperlukan untuk memasang dan mencabutnya. Lama-kelamaan, perkara ini boleh menjadikan penyelenggaraan rutin terasa agak lebih rumit, terutamanya dalam persediaan yang kompleks.

Penyejukan Cecair Tahap Modul: Dibina Terus ke dalam Modul Optik

XPO kini menyertakan penyejukan cecair sebagai sebahagian daripada modul. Plat sejuk diapit di antara dua PCB. Ini membolehkan haba daripada kedua-dua lapisan disingkirkan bersama-sama melalui laluan yang lebih pendek dan terus. Ini bermakna anda tidak perlu menggunakan udara luar atau saluran untuk mengalirkan udara, jadi haba boleh disingkirkan tepat di tempat ia dihasilkan.

Dalam amalan, reka bentuk ini boleh mengendalikan TDP sebanyak 400W atau lebih tinggi. Apabila suhu bahan penyejuk sekitar 40–45°C, suhu keseluruhan biasanya 20 hingga 25°C lebih rendah berbanding penyelesaian penyejukan udara tradisional.

Penyambung tersebut ialah penyambung pantas buta dengan reka bentuk kalis kebocoran, yang mampu menahan kira-kira 500 kali pemasangan dan penanggalan berulang. Bahagian dalam plat sejuk bukan sekadar kepingan logam biasa; ia menggabungkan saluran aliran yang merentasi kawasan tumpuan haba. Strukturnya ringkas, dengan satu salur masuk dan satu salur keluar. Pendekatan keseluruhannya lebih menyerupai penyelesaian plat sejuk GPU berbanding sistem penyejukan modul "luaran" tradisional, dan ia menyerupai reka bentuk peringkat sistem.

Seni Bina Elektrik dan Bekalan Kuasa 50V

Pada peringkat isyarat dan bekalan kuasa, XPO juga telah direka bentuk semula. Seni bina elektriknya menyokong 64 saluran elektrik berkelajuan tinggi, setiap satunya pada 200Gbps PAM4, mencapai lebar jalur keseluruhan sebanyak 12.8Tbps, dan dirancang untuk berkembang ke arah saluran 400Gbps bagi mencapai keupayaan 25.6Tbps.

Beberapa ciri utama reka bentuk elektrik ialah:

Pertama, susun atur saluran yang dioptimumkan: Isyarat Tx dan Rx diletakkan pada sisi bertentangan kad paddle untuk mengurangkan crosstalk dan meningkatkan integriti isyarat, menjadikannya lebih sesuai untuk senario seni bina pemacu linear (LPO).

Kedua, bahagian bekalan kuasa dan kawalan direka bentuk secara berasingan. Isyarat kawalan berkelajuan rendah (seperti I2C/I3C, tetapan semula dan isyarat penggera) menggunakan penyambung pusat yang berasingan. Penyambung ini dipisahkan secara fizikal daripada saluran data berkelajuan tinggi. Ini mengurangkan gangguan elektrik, meningkatkan kestabilan isyarat kawalan dan menghalang pautan berkelajuan tinggi daripada menjejaskan isyarat tersebut.

Lebih penting lagi, seni bina bekalan kuasa telah dinaik taraf. XPO menggunakan input DC 46–53V (biasanya sekitar 48V/50V), terus daripada bekalan kuasa bas pada aras rak. Berbanding modul 3.3V tradisional, ini mengurangkan keperluan arus dengan ketara, sekali gus mengurangkan kehilangan talian dan saiz penyambung serta meningkatkan kecekapan bekalan kuasa keseluruhan. Reka bentuk ini juga lebih selaras dengan trend masa hadapan bekalan kuasa DC voltan tinggi di pusat data.

Kesan Sebenar XPO terhadap Seni Bina Pusat Data

Kepentingan XPO melangkaui pembuatan individu modul optik atau peranti pensuisan dengan lebih baik. Ia secara langsung mempengaruhi reka bentuk keseluruhan pusat data. Apabila satu modul menghasilkan peningkatan besar dalam lebar jalur, penggunaan kuasa dan pelesapan haba, perubahan ini terkumpul lapisan demi lapisan sepanjang hierarki rangkaian. Akhirnya, hal ini mempengaruhi kapasiti keseluruhan sistem, cara sistem digunakan dan struktur kos keseluruhan.

Dari perspektif reka bentuk sistem, sebagai contoh, untuk membina rangkaian dengan kapasiti pensuisan keseluruhan sebanyak 204.8 Tbps, ruang rak yang diperlukan oleh penyelesaian XPO hanya kira-kira satu perempat daripada penyelesaian OSFP tradisional, bersamaan dengan peningkatan kira-kira empat kali ganda dalam ketumpatan lebar jalur. Ini bermakna bahawa dalam ruang fizikal yang sama, peranti rangkaian boleh menyokong daya pemprosesan yang lebih tinggi, sekali gus menyediakan sokongan infrastruktur yang lebih padat untuk latihan AI dan pengkomputeran berprestasi tinggi.

Dalam persekitaran rak yang disejukkan cecair ORv3 (HPR) biasa, perbezaan antara kedua-dua penyelesaian itu juga sangat ketara. Penggunaan kuasa satu rak dalam seni bina OSFP tradisional adalah kira-kira 32 kW. Sebagai perbandingan, penyelesaian XPO boleh meningkatkannya kepada kira-kira 128 kW, lebih hampir dengan julat ketumpatan kuasa 120 kW dan ke atas yang biasanya dirancang untuk sistem yang disejukkan cecair. Dalam penggunaan praktikal, penyelesaian OSFP sering gagal memanfaatkan sepenuhnya keupayaan infrastruktur yang disejukkan cecair. Sebaliknya, XPO mencapai padanan yang lebih baik antara penggunaan kuasa dan kapasiti pelesapan haba, membolehkan penggunaan sumber tenaga dan penyejukan yang lebih menyeluruh, sekali gus meningkatkan prestasi TCO keseluruhan.

Ringkasnya, XPO boleh menyediakan kapasiti rangkaian kira-kira empat kali lebih besar dalam jumlah ruang yang sama. Peningkatan ini bukan sekadar menjimatkan ruang; ia juga mempengaruhi kos untuk menyediakan pusat data, masa untuk menggunakannya dan kerumitan pengoperasiannya.

Dalam senario AI berskala hiper, kelebihan ini lebih ketara. Sebagai contoh, pusat data AI pada tahap 400MW dengan kira-kira 128,000 XPU menggunakan topologi Clos tiga lapisan memerlukan kira-kira 12.8Tbps lebar jalur scale-up dan 1.6Tbps lebar jalur scale-out. Dalam seni bina OSFP tradisional, kapasiti pensuisan bagi setiap rak ialah kira-kira 1.64 Pbps. Walau bagaimanapun, seni bina XPO boleh mencapai kira-kira 6.55 Pbps, sekali gus mengurangkan bilangan rak kira-kira 75%.

Pengurangan rak ini mengurangkan permintaan terhadap infrastruktur seperti bekalan kuasa, penyejukan dan pengkabelan. Secara keseluruhannya, kos pembinaan dapat dikurangkan dengan ketara. XPO juga boleh digunakan dalam persekitaran pusat data sedia ada untuk meningkatkan ketumpatan penggunaan pemecut tanpa memerlukan ruang fizikal tambahan, sekali gus meningkatkan penggunaan sumber sedia ada.

Perbezaan Utama Antara XPO dan CPO

Pada masa kini, terdapat dua cara utama untuk menyambungkan peranti optik: XPO dan CPO. XPO memfokuskan pada "integrasi mendalam," yang bermaksud peranti disambungkan sepenuhnya. Sebaliknya, CPO memfokuskan pada penggunaan ruang yang tersedia sepenuhnya, yang penting untuk peranti yang boleh dipalamkan.

CPO: Integrasi Ekstrem untuk Prestasi Maksimum

Optik Berpakej Bersama mengintegrasikan enjin optik dan cip pensuisan secara langsung. Ini menghasilkan laluan isyarat yang lebih pendek, kehilangan yang lebih rendah dan kecekapan tenaga yang lebih tinggi. Secara teori, reka bentuk ini dapat memberikan ketumpatan lebar jalur yang lebih tinggi dan penggunaan kuasa yang lebih rendah, serta menunjukkan laluan evolusi jangka panjang.

Namun, terdapat juga beberapa isu yang perlu difikirkan. Komponen optik dan cip pensuisan saling berkait rapat. Jika modul optik atau bahagiannya tidak berfungsi dengan betul, tugas tersebut boleh menjadi agak rumit. Selalunya, ini bermakna membuat perubahan pada keseluruhan peranti atau bahkan keseluruhan sistem. Hal ini boleh menyebabkan kos yang lebih tinggi serta penyelenggaraan dan penggantian yang lebih rumit.

CPO juga memerlukan tahap kematangan proses pembuatan dan rantaian bekalan yang sangat tinggi. Buat masa ini, masih tidak jelas sama ada teknologi ini bersedia untuk penggunaan komersial berskala besar, jadi sukar untuk menentukan sejauh mana pantas ia akan diterima pakai.

XPO: Pengoptimuman Kejuruteraan dalam Seni Bina Boleh Palam

XPO berbeza daripada CPO kerana ia tidak menghentikan penggunaan seni bina boleh palam. Sebaliknya, ia menambah baik sistem semasa. XPO menghampiri prestasi CPO dengan meningkatkan ketumpatan saluran, menambah penyejukan cecair dan menambah baik bekalan kuasa. Ia juga mengekalkan kebolehtukaran modular yang sama.

Reka bentuk ini mencapai keseimbangan yang lebih realistik antara kebolehselenggaraan, fleksibiliti naik taraf dan kos penggunaan, menjadikannya lebih sesuai dengan keperluan pelaksanaan kejuruteraan pusat data berskala besar semasa.

Perbezaan Pilihan dari Perspektif Kejuruteraan

CPO lebih menumpukan pada matlamat teknikal jangka panjang, seperti prestasi ekstrem dan perubahan masa hadapan. Namun, ia masih sukar digunakan dalam jangka pendek. Sebaliknya, XPO ialah pilihan yang lebih praktikal. Ia mencapai keseimbangan antara membuat penambahbaikan dan mengekalkan kesederhanaan, menjadikannya lebih mudah digunakan oleh penyedia awan pada skala besar.

Atas sebab ini, dalam persekitaran pusat data awan yang menekankan kestabilan dan kebolehselenggaraan, penyelesaian boleh pasang masih sangat menarik.

Ringkasan

Secara keseluruhannya, XPO dan CPO bukanlah pengganti mudah; sebaliknya, kedua-duanya berkemungkinan besar akan wujud bersama dalam senario aplikasi yang berbeza untuk jangka panjang. CPO mewakili had atas jangka panjang bagi seni bina, manakala XPO mewakili laluan evolusi yang lebih pantas dalam ekosistem industri sedia ada. Bentuk rangkaian pusat data pada masa hadapan sebahagian besarnya akan bergantung pada pertukaran berterusan antara "had prestasi" dan "kebolehlaksanaan kejuruteraan".