CPO, Teknologi Pengganti Modul Optik yang Dua Kali Lebih Hemat Listrik

Lonjakan beban kerja kecerdasan buatan telah mengubah cara operator data center memandang jaringan. Kapasitas switch yang dulu dianggap raksasa, misalnya 51,2 Tbps, kini sudah dianggap standar, bahkan mulai bergeser ke 102,4 Tbps. Masalahnya, setiap kenaikan kapasitas selalu diikuti kenaikan konsumsi daya, dan sebagian besar daya itu justru terbuang untuk memindahkan data, bukan untuk memprosesnya. Di titik inilah Co Packaged Optics (CPO) muncul sebagai solusi yang mampu memangkas konsumsi daya interkoneksi hingga 30 sampai 50 persen, sekaligus berpotensi menggantikan kombinasi kabel tembaga dan modul optik konvensional yang selama ini menjadi tulang punggung jaringan data center.

Artikel ini membahas secara menyeluruh apa itu CPO, cara kerjanya, manfaat nyata bagi operator infrastruktur, hingga tantangan yang perlu dipertimbangkan sebelum mengadopsinya.

Apa Itu Co Packaged Optics (CPO)?

Co Packaged Optics adalah arsitektur switch jaringan yang menempatkan mesin optik atau optical engine langsung berdampingan dengan ASIC switching dalam satu paket yang sama, bukan lagi dipisahkan oleh jarak board dan konektor seperti pada modul pluggable konvensional. Dengan kata lain, proses konversi sinyal elektrik menjadi sinyal optik terjadi hanya beberapa milimeter dari chip switching itu sendiri.

Pendekatan ini berbeda jauh dari arsitektur yang selama ini dipakai di hampir seluruh data center, yaitu modul optik pluggable seperti QSFP DD atau OSFP yang dipasang di bagian depan (faceplate) switch dan terhubung ke ASIC melalui jalur tembaga di printed circuit board. Semakin tinggi kecepatan data, semakin jauh pula jarak yang harus ditempuh sinyal elektrik tersebut, dan semakin besar pula energi yang dibutuhkan untuk menjaga kualitas sinyal.

Masalah Konsumsi Daya pada Modul Optik Konvensional

Untuk memahami mengapa CPO menjadi relevan, perlu dipahami dulu akar masalah pada arsitektur lama. Pada kecepatan tinggi seperti 112 Gbps per lane menggunakan modulasi PAM4, sinyal elektrik yang melewati jalur tembaga sepanjang beberapa sentimeter di board mengalami pelemahan atau attenuation yang signifikan.

Untuk mengatasi pelemahan ini, switch konvensional membutuhkan komponen tambahan berupa retimer atau digital signal processor (DSP) di dalam modul optik. Komponen inilah yang justru menjadi konsumen daya terbesar pada transceiver optik modern. Riset industri mencatat bahwa interkoneksi optik berbasis pluggable dapat mengonsumsi energi sekitar 15 hingga 25 pikojoule per bit (pJ/bit), angka yang terdengar kecil namun menjadi sangat besar ketika dikalikan dengan ratusan ribu port pada satu klaster AI berskala besar.

Sebagai gambaran, sebuah klaster dengan 300 ribu unit GPU dapat menghabiskan daya kumulatif 3 hingga 4 megawatt hanya untuk modul optik dan interkoneksinya, setara dengan kebutuhan listrik sebuah fasilitas data center edge berskala kecil, padahal daya tersebut sama sekali tidak digunakan untuk komputasi.

Cara Kerja Co Packaged Optics

CPO mengatasi masalah di atas dengan memperpendek jarak elektrik secara drastis, dari semula puluhan sentimeter menjadi hanya beberapa milimeter di dalam satu paket chip. Dengan jarak sependek itu, kebutuhan akan retimer dan DSP yang boros energi dapat dikurangi, bahkan pada beberapa implementasi dihilangkan sama sekali dengan memanfaatkan skema linear pluggable optics atau linear drive yang lebih sederhana.

Secara teknis, optical engine yang berisi laser, modulator, dan fotodetektor ditempatkan pada substrat yang sama dengan ASIC switching menggunakan teknik pengemasan tingkat lanjut, misalnya teknologi pengemasan fotonik kompak yang dikembangkan oleh perusahaan foundry semikonduktor terkemuka. Sinyal optik yang sudah dikonversi kemudian disalurkan ke bagian depan switch melalui rangkaian serat optik (fiber array) untuk selanjutnya dihubungkan ke jaringan tulang punggung data center.

Perusahaan besar seperti Broadcom dengan platform switch Bailly berkapasitas 51,2 Tbps dan Nvidia dengan lini produk Quantum X Photonics serta Spectrum X Photonics merupakan contoh nyata komersialisasi arsitektur ini, yang kini sudah memasuki tahap produksi volume untuk kebutuhan klaster AI skala hyperscale.

Potensi Penghematan Energi Hingga 50 Persen

Klaim penghematan energi pada CPO perlu dipahami secara berlapis agar tidak menyesatkan. Pada level interkoneksi optik murni, yaitu optik ditambah jalur elektrik yang memberinya daya, penghematan dapat mencapai kelas 70 persen dibandingkan modul pluggable konvensional, seperti yang diklaim oleh beberapa produsen chip jaringan terkemuka.

Namun pada level sistem switch secara keseluruhan, termasuk ASIC, pendinginan, dan unit kontrol, hasil pengujian produksi awal menunjukkan penghematan sekitar 30 hingga 40 persen, konsisten dengan klaim umum industri bahwa CPO mampu memangkas konsumsi daya hingga 30 sampai 50 persen dibandingkan arsitektur pluggable tradisional.

Sementara itu, pada level fasilitas data center secara total, kontribusi jaringan terhadap keseluruhan konsumsi listrik relatif kecil dibandingkan GPU, penyimpanan, dan sistem pendingin, sehingga penghematan di tingkat interkoneksi tidak serta merta menurunkan tagihan listrik fasilitas secara drastis. Pemahaman berjenjang semacam ini penting bagi konsultan dan pemilik data center agar ekspektasi terhadap proyeksi penghematan energi tetap realistis saat menyusun studi kelayakan investasi.

CPO Dibandingkan Modul Optik Pluggable dan Kabel Tembaga

Dibandingkan kabel tembaga langsung (direct attach copper), CPO jelas unggul dari sisi jarak jangkau dan densitas bandwidth, karena kabel tembaga hanya efektif untuk jarak sangat pendek pada kecepatan tinggi, sedangkan interkoneksi optik dapat menjangkau puluhan hingga ratusan meter tanpa kehilangan performa berarti.

Dibandingkan modul optik pluggable konvensional, keunggulan utama CPO terletak pada efisiensi daya per bit yang jauh lebih baik serta densitas port yang lebih tinggi karena ruang di faceplate switch tidak lagi menjadi faktor pembatas jumlah koneksi. Di sisi lain, modul pluggable tetap unggul dalam hal kemudahan perawatan, sebab modul yang rusak cukup dicabut dan diganti tanpa mematikan seluruh switch, sesuatu yang belum bisa ditawarkan CPO secara setara hingga saat ini.

Kondisi inilah yang membuat sebagian besar analis industri menilai bahwa dalam beberapa tahun ke depan, pluggable optics, linear pluggable optics, dan CPO akan hidup berdampingan, masing masing dipakai pada lapisan jaringan yang paling sesuai dengan kebutuhan performa dan toleransi risikonya.

Manfaat CPO bagi Operator Data Center, ISP, dan System Integrator

Bagi pemilik data center, CPO menawarkan jalan keluar dari apa yang disebut industri sebagai power wall, yaitu kondisi ketika kapasitas pasokan listrik menjadi faktor pembatas utama ekspansi fasilitas, bukan lagi ketersediaan lahan atau perangkat keras. Penghematan daya pada level switch berarti ruang lebih besar untuk mengalokasikan kapasitas listrik ke unit komputasi yang menghasilkan pendapatan langsung.

Bagi penyedia layanan internet (ISP) dan operator jaringan backbone, CPO membuka peluang meningkatkan kapasitas trafik tanpa harus membangun ruang daya dan pendinginan baru secara proporsional, sehingga total cost of ownership jangka panjang dapat lebih terkendali meskipun investasi awal lebih tinggi.

Bagi system integrator dan konsultan data center, pemahaman mendalam tentang CPO menjadi nilai tambah penting ketika mendampingi klien merancang arsitektur jaringan generasi berikutnya, khususnya untuk fasilitas yang ditujukan bagi beban kerja AI berskala besar. Beberapa analisis total cost of ownership bahkan menunjukkan bahwa penghematan energi dari CPO dapat mengembalikan premi investasi awal dalam kurun waktu 18 hingga 24 bulan pada tarif listrik industri tertentu, dan lebih cepat lagi di wilayah dengan biaya listrik tinggi atau pasokan daya terbatas.

Tantangan dan Pertimbangan Sebelum Mengadopsi CPO

Meski menjanjikan, adopsi CPO bukan tanpa risiko. Pertama, soal keterandalan dan kemudahan perawatan. Karena optical engine menyatu dengan paket ASIC, kerusakan pada komponen optik berpotensi mengharuskan penggantian seluruh unit switch, bukan sekadar modul optiknya saja seperti pada arsitektur pluggable.

Kedua, kompleksitas manajemen termal. Menggabungkan komponen optik dan elektrik dalam satu paket menuntut desain pendinginan yang lebih presisi, dan pada banyak implementasi harus diselaraskan dengan infrastruktur pendinginan cairan yang juga sedang menjadi tren di data center berdensitas tinggi.

Ketiga, proses manufaktur yang menuntut alur perakitan baru yang harus divalidasi secara ketat oleh mitra manufaktur, karena cacat produksi pada tahap perakitan heterogen semacam ini sulit diperbaiki dan berdampak besar pada biaya produksi.

Keempat, standardisasi industri yang masih terus berkembang. Berbagai konsorsium, termasuk Optical Internetworking Forum, masih menyusun kerangka acuan bersama agar interoperabilitas antar vendor CPO dapat terjaga, mengingat teknologi ini masih tergolong baru dibandingkan ekosistem pluggable yang sudah matang.

Kapan Waktu Tepat Mengadopsi CPO?

Untuk saat ini, CPO paling masuk akal diterapkan pada klaster AI berskala sangat besar, umumnya di atas seratus ribu unit GPU, tempat penghematan daya memberikan dampak finansial yang jelas dan terukur. Fasilitas hyperscale milik penyedia layanan cloud besar menjadi adopter paling awal, sementara banyak operator lain, termasuk sejumlah fasilitas AI berskala besar lainnya, masih memilih tetap menggunakan modul pluggable 800G sebagai arsitektur utama sambil mengevaluasi CPO untuk fase ekspansi berikutnya.

Bagi data center enterprise dengan skala menengah, pendekatan yang lebih bijak adalah memantau perkembangan standar industri dan kematangan rantai pasok terlebih dahulu, sambil mulai memasukkan kesiapan CPO sebagai bagian dari perencanaan infrastruktur jaringan jangka menengah hingga panjang.

Pertanyaan yang Sering Diajukan tentang CPO

Apa perbedaan utama CPO dengan modul optik pluggable?

Perbedaan utamanya terletak pada jarak antara chip switching dan komponen optik. Pada modul pluggable, jarak ini bisa mencapai puluhan sentimeter melalui jalur tembaga di board, sedangkan pada CPO jaraknya hanya beberapa milimeter karena optical engine terpasang langsung dalam satu paket dengan ASIC.

Apakah CPO akan sepenuhnya menggantikan modul optik pluggable?

Dalam waktu dekat, kemungkinan besar tidak. Mayoritas analis industri memperkirakan pluggable optics, linear pluggable optics, dan CPO akan saling melengkapi di lapisan jaringan yang berbeda selama beberapa tahun ke depan, dengan CPO lebih dulu mendominasi segmen jaringan AI berskala sangat besar.

Berapa besar penghematan daya yang realistis dari CPO?

Pada level interkoneksi optik murni, penghematan dapat mencapai kelas 70 persen. Namun pada level sistem switch secara keseluruhan, angka yang lebih realistis dan sudah terbukti pada pengujian produksi berada di kisaran 30 hingga 50 persen dibandingkan arsitektur pluggable konvensional.

Apakah CPO cocok untuk data center enterprise berskala kecil hingga menengah?

Saat ini CPO masih paling ekonomis untuk klaster berskala sangat besar. Data center enterprise berskala menengah disarankan memantau perkembangan harga, standar, dan kematangan ekosistem terlebih dahulu sebelum melakukan investasi penuh.

Apa tantangan terbesar dalam implementasi CPO?

Tantangan terbesar ada pada aspek keterandalan dan kemudahan perawatan, karena kerusakan komponen optik berpotensi mengharuskan penggantian seluruh switch, bukan hanya modul optiknya saja seperti pada arsitektur pluggable konvensional.

Kesimpulan

Co Packaged Optics bukan sekadar inovasi inkremental pada dunia interkoneksi jaringan, melainkan pergeseran arsitektur fundamental yang lahir dari kebutuhan mendesak akan efisiensi energi di tengah pertumbuhan eksplosif beban kerja AI. Dengan potensi penghematan daya hingga 30 sampai 50 persen di level switch, teknologi ini layak masuk dalam peta jalan infrastruktur bagi IT profesional, pemilik data center, ISP, system integrator, maupun konsultan yang tengah merancang jaringan generasi berikutnya.

Keputusan untuk mengadopsinya tetap perlu mempertimbangkan skala kebutuhan, kesiapan ekosistem pendukung, serta analisis total cost of ownership yang matang, bukan semata mata mengikuti tren industri semata.