Lumentum est une entreprise spécialisée dans les communications optiques et la photonique, dont les activités principales couvrent les lasers, les composants optiques et les solutions de communication à haute vitesse. Alors que l’infrastructure de l’IA évolue rapidement, Lumentum exploite son expertise dans les dispositifs optiques pour s’intégrer à la chaîne d’approvisionnement du CPO, de la photonique sur silicium et des interconnexions optiques haut débit, fournissant des composants essentiels à la connectivité des centres de données de nouvelle génération.
L’essor du CPO est déterminant non seulement pour exploiter pleinement la puissance des puces IA, mais aussi pour façonner l’architecture des réseaux de centres de données du futur. Avec la demande croissante pour des communications optiques à 800G et 1,6T et l’expansion des clusters d’IA, la technologie d’interconnexion optique ne se limite plus à un rôle auxiliaire : elle devient un pilier fondamental de l’infrastructure IA.
Qu’est-ce que le CPO (Co-Packaged Optics)
Le CPO (Co-Packaged Optics) est une technologie d’interconnexion avancée qui intègre dispositifs optiques et puces centrales dans un même système. Son objectif est de réduire la distance de transmission des données entre puces et modules optiques, augmentant ainsi l’efficacité des communications à haute vitesse. Les réseaux de centres de données traditionnels reposent généralement sur une architecture à modules optiques discrets : les puces des serveurs ou commutateurs traitent les données, tandis que des modules optiques externes assurent la conversion des signaux entre domaines électrique et optique via des interfaces électriques.
Cette architecture a soutenu la croissance d’internet et du cloud computing pendant des décennies. Mais avec l’expansion rapide des centres de données IA, ce modèle atteint ses limites.
Les tâches d’entraînement IA exigent une collaboration massive entre GPU, avec des échanges de données bien supérieurs à ceux des applications classiques. L’entraînement de modèles IA à grande échelle nécessite plus de puces de commutation haut débit et de connectivité réseau. À mesure que les vitesses augmentent, les connexions électriques rapides entre puces et modules optiques entraînent davantage de pertes de signal et une consommation d’énergie accrue. Aux seuils de 800G et 1,6T, les architectures classiques font face à l’atténuation du signal, à des défis thermiques et à une efficacité énergétique en baisse.
Le CPO repense ce schéma de connexion. En rapprochant le moteur optique de la puce de commutation, il raccourcit le trajet des signaux électriques haut débit, réduit les pertes et diminue la consommation énergétique du système, ce qui en fait une technologie clé pour les réseaux IA de nouvelle génération.
Les principaux fabricants de puces, fournisseurs d’équipements réseau et entreprises de communications optiques investissent activement dans la technologie CPO.
Principales différences entre le CPO et les modules optiques traditionnels
La différence majeure entre CPO et modules optiques traditionnels réside dans la manière dont les composants optiques s’interfacent avec la puce.
Architecture de module optique traditionnel : puce → interface électrique → module optique → fibre optique
Architecture CPO : puce + moteur optique → connexion directe à la fibre optique
Dans les architectures classiques, les données produites par la puce sont d’abord converties en signaux électriques rapides, puis envoyées à un module optique externe pour conversion électro-optique. À mesure que les vitesses augmentent, ce trajet électrique devient un point de blocage. Le CPO améliore l’efficacité en rapprochant l’interface optique de la puce.
Les principaux points différenciants sont :
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Consommation d’énergie : L’énergie est un coût majeur dans les centres de données IA. Plus il y a de GPU, plus la consommation du réseau augmente. Les liaisons électriques plus courtes du CPO réduisent la consommation liée aux communications.
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Bande passante : Les clusters IA de demain exigent des échanges ultra-rapides. Les modules optiques traditionnels évoluent, mais des débits plus élevés rendent le système plus complexe. Le CPO offre une architecture mieux adaptée aux environnements à large bande passante.
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Conception système : Les modules optiques traditionnels sont très modulaires, facilitant maintenance et remplacement. Le CPO, lui, implique une co-conception puce, packaging et optique, ce qui relève les exigences en fabrication.
Le CPO n’est pas un simple remplacement des modules optiques existants, mais une nouvelle voie technique pour les scénarios IA haute performance.
Pourquoi les puces IA accélèrent l’adoption du CPO
La progression rapide des puces IA stimule l’intérêt pour le CPO. Les accélérateurs IA modernes offrent toujours plus de puissance, chaque GPU ou puce IA traitant de plus grands volumes de données. Pour exploiter cette performance, il faut relier plusieurs nœuds de calcul via des réseaux haut débit.
Dans les grands centres de données IA, les tâches sont réparties sur d’immenses clusters de GPU. Par exemple, l’entraînement d’un grand modèle de langage requiert l’échange simultané de paramètres et résultats entre des milliers de GPU.
Cela impose une connectivité réseau à la hauteur. Si les vitesses réseau ne suivent pas, même les GPU les plus puissants sont sous-utilisés à cause des délais de transfert. Les interconnexions électroniques classiques peinent à haute vitesse :
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Distances électriques réduites
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Consommation d’énergie accrue
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Gestion thermique plus complexe
L’industrie IA cherche donc de nouveaux schémas d’interconnexion. Le CPO a pour atout de lever ces blocages et de permettre des échanges de données plus efficaces entre puces haut débit.
Avec la croissance des charges d’inférence IA, les centres de données doivent non seulement entraîner de grands modèles, mais aussi traiter en temps réel d’énormes demandes utilisateurs, exigeant des réseaux à faible latence et large bande passante.
Stratégie de Lumentum pour les interconnexions optiques de nouvelle génération
Lumentum (LITE) est un leader mondial des communications optiques et des technologies laser, avec un savoir-faire reconnu dans les dispositifs photoniques, les lasers et les composants de communication rapide. Dans la chaîne CPO, Lumentum ne fabrique pas de puces IA mais fournit les composants optiques essentiels à la connectivité haut débit.
Même si le CPO réduit la distance entre puces et modules optiques, il dépend toujours de sources lumineuses performantes, moteurs optiques et dispositifs optiques avancés.
Les lasers sont un élément clé, impactant directement la performance des communications optiques. Les réseaux IA haut débit exigent des signaux optiques stables et rapides, les lasers déterminant la qualité du signal, la vitesse de transmission et la fiabilité globale. L’expertise de Lumentum en photonique le positionne comme acteur central des interconnexions optiques rapides.
À mesure que les centres IA montent en puissance, la demande explose pour :
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Lasers haut débit
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Composants de puces optiques
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Dispositifs de photonique sur silicium
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Solutions de communication rapide
Ces domaines sont au cœur de la stratégie technique de Lumentum. Plus la commercialisation du CPO s’accélère, plus le rôle des fournisseurs de dispositifs optiques devient crucial — quelle que soit l’architecture, les composants optiques hautes performances sont indispensables à la connectivité rapide.
Synergie entre la photonique sur silicium et le CPO
La photonique sur silicium est un socle essentiel du CPO. Elle exploite la fabrication avancée des semi-conducteurs pour intégrer des dispositifs optiques sur des puces en silicium.
Alors que les communications optiques classiques reposent sur des composants discrets, la photonique sur silicium vise une intégration supérieure, réduisant les coûts et améliorant les performances.
CPO et photonique sur silicium sont hautement complémentaires :
Ensemble, elles optimisent encore l’efficacité des transmissions de centres de données.
Pour les centres IA, cette synergie est décisive.
L’accélération des puces IA exige des vitesses de transfert équivalentes. Multiplier les modules optiques discrets complexifie le système et augmente la consommation.
La photonique sur silicium réduit la taille des composants optiques et améliore la productivité, tandis que le CPO raccourcit la distance entre puces et modules optiques. Ensemble, elles font évoluer les architectures d’interconnexion haut débit du futur.
Les grands groupes mondiaux des semi-conducteurs et des télécoms investissent dans la photonique sur silicium et le CPO.
Lumentum dispose d’une expertise solide, avec une R&D historique sur les lasers et dispositifs photoniques. Sources lumineuses, modulateurs, composants optiques sont tous essentiels aux systèmes photonique sur silicium et CPO.
À mesure que le CPO passe de la validation en laboratoire à l’industrialisation, les entreprises expertes en photonique sont les mieux placées pour saisir les nouvelles opportunités du secteur.
L’essor du CPO comme technologie centrale de l’infrastructure IA mobilise plusieurs leaders de la chaîne d’approvisionnement — notamment Lumentum, Broadcom et Marvell, chacun avec sa spécialité.
Lumentum est avant tout un fournisseur de dispositifs de communications optiques.
Ses forces résident dans les lasers, les composants optiques et la technologie photonique. Dans le CPO, Lumentum se concentre sur les sources lumineuses et composants optiques, fournissant la base du transfert de données rapide.
Broadcom Inc. est orienté infrastructure système.
Broadcom est un acteur clé des puces de commutation pour centres de données, et intervient aussi dans les ASIC réseau, puces de connectivité et solutions d’infrastructure IA. Sa force dans le CPO vient de ses compétences en puces et systèmes réseau.
Par exemple, les centres IA requièrent des puces de commutation haut débit pour gérer le trafic entre d’immenses clusters GPU — un domaine d’excellence pour Broadcom.
Marvell Technology, Inc. cible principalement la connectivité des centres de données, les puces réseau et les technologies de conversion optoélectronique.
Marvell est bien positionné sur les interconnexions rapides, dont les réseaux de centres de données, la connectivité de stockage et les puces de communications optiques.
En synthèse :
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Lumentum : dispositifs optiques et technologie laser
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Broadcom : puces réseau et plateformes système
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Marvell : puces de connectivité et infrastructure de données
La commercialisation du CPO n’est pas l’apanage d’une seule entreprise, mais le fruit de progrès coordonnés dans les puces, le packaging, l’optique et les équipements réseau.
Défis de la commercialisation du CPO
Même si le CPO est perçu comme l’avenir des interconnexions optiques IA, plusieurs obstacles doivent encore être surmontés avant une adoption massive.
Complexité de fabrication : Les modules optiques classiques sont très modulaires, facilitant le remplacement des composants défectueux. L’intégration poussée du CPO entre optique et puces complique fabrication et maintenance.
Cela exige des compétences avancées en packaging, test et collaboration dans la chaîne d’approvisionnement.
Normes industrielles : L’écosystème des centres de données regroupe fabricants de puces, fournisseurs de serveurs, fabricants d’équipements réseau et fournisseurs cloud. Les exigences pour les architectures CPO, standards d’interface et méthodes d’application restent hétérogènes.
L’unification des standards industriels est indispensable pour déployer le CPO à grande échelle.
Coût : Si le CPO promet une baisse de la consommation énergétique sur le long terme, les coûts initiaux de R&D et de fabrication restent élevés. Pour les grands acteurs du cloud, l’avantage technologique doit se traduire en retour sur investissement.
Si les coûts des dispositifs CPO baissent trop lentement, les modules optiques classiques pourraient subsister sur certains marchés.
Gestion thermique et fiabilité : Avec l’augmentation de la densité des dispositifs dans les centres IA et le rapprochement puces/optique, garantir la stabilité à long terme exige de nouvelles solutions d’ingénierie.
L’évolution du CPO n’est donc pas un simple remplacement technologique, mais un processus progressif.
L’avenir des interconnexions optiques IA de nouvelle génération
L’évolution des interconnexions optiques IA s’articulera autour de trois axes : des vitesses plus élevées, une consommation réduite et une intégration renforcée.
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Montée en débit : Les centres de données passent de 400G à 800G, et avec la croissance des clusters IA, le 1,6T et au-delà seront les prochaines étapes. Cela stimulera l’innovation continue dans les lasers, puces optiques et packaging.
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Adoption massive du CPO : Le CPO est encore en phase d’industrialisation, mais la montée en puissance des puces IA et les exigences réseau renforcent sa valeur. Il devrait d’abord s’imposer dans les centres IA hyperscale, puis s’étendre au calcul haute performance.
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Calcul optique et photonique avancée : Avec la complexité croissante des modèles IA, les architectures électroniques classiques pourraient atteindre leurs limites. Calcul optique, photonique sur silicium et systèmes photoniques avancés deviendront des compléments clés à l’infrastructure de calcul. Pour Lumentum, l’opportunité à long terme réside dans la modernisation des communications optiques à l’échelle du secteur.
L’essor de l’IA entraîne non seulement une demande accrue en GPU, mais aussi une modernisation globale de la connectivité réseau, du transfert de données et des technologies d’infrastructure. Les interconnexions optiques s’imposent comme la pierre angulaire de l’écosystème IA.
Conclusion
Le CPO (Co-Packaged Optics) s’impose comme une technologie d’interconnexion haut débit de nouvelle génération pour les centres IA. À mesure que les modèles IA grossissent, les clusters GPU massifs exigent toujours plus de bande passante et moins de latence, révélant les limites des architectures à modules optiques classiques. En intégrant étroitement composants optiques et puces, le CPO réduit les distances de transmission des signaux rapides et accroît l’efficacité du réseau. Parallèlement, la photonique sur silicium accélère l’intégration des systèmes optiques, préparant l’avenir des réseaux IA haut débit.
Lumentum (LITE), leader des communications optiques et de la technologie laser, agit principalement comme fournisseur de dispositifs optiques et de composants laser dans la chaîne CPO. Tandis que Broadcom domine les puces réseau et Marvell les puces de connectivité, Lumentum se concentre sur le segment photonique.
Cependant, la commercialisation du CPO doit encore relever les défis de la complexité de fabrication, du coût, de la standardisation et de la fiabilité. À mesure que les centres IA continuent de croître, l’importance des interconnexions optiques haut débit ne fera que s’accentuer.
Dans l’industrie, la compétition IA se déplace du simple calcul vers les capacités de transmission de données. Le CPO, la photonique sur silicium et les communications optiques haut débit seront essentiels au soutien de l’infrastructure IA de demain, avec des entreprises comme Lumentum jouant un rôle central dans cette évolution technologique.
