افتح مركز البيانات وصِل إلى صفوف رفوفه؛ سترى وحدات الإرسال/الاستقبال البصرية مرتّبة في مقدمة مبدّلات الشبكة. في عناقيد الذكاء الاصطناعي، يُعدّ تجهيز مبدّل واحد بـ 144 وحدة QSFP-DD متوافقة مع 800G تكوينًا شائعًا. ومع ذلك، توجد في هذا التكوين مشكلات كفاءة بنيوية. تتراوح المسافة بين وحدات الإرسال/الاستقبال في الواجهة الأمامية ورقاقة ASIC الخاصة بالمبدّل بين 15 و30 سنتيمترًا. وعندما تنتقل إشارات 200G/قناة عبر هذا السلك النحاسي، فإنها تتعرّض لتوهين كبير، مما يستلزم استخدام رقاقة DSP (المعالجة الرقمية للإشارات) في جهة الاستقبال لاستعادة الإشارة. تبلغ القدرة الكهربائية لوحدة 800G واحدة 14 إلى 17 واط، ويُستهلك 6 إلى 8 واط منها في رقاقة DSP. وبمعنى آخر، فإن جزءًا كبيرًا من قدرة وحدات الإرسال/الاستقبال البصرية التقليدية القابلة للإزالة لا يُستخدم مباشرةً في التحويل الكهروضوئي، بل يُستهلك في تهيئة الإشارات عالية السرعة ومعايرتها ونقلها.

إن تقصير هذه المسافة سيغني عن استخدام DSP. وقد ظهرت هذه الفكرة منذ منتصف العقد 2010. فالأجهزة الضوئية المدمجة في الحزمة (CPO) تدمج المحرك الضوئي، وهو مجموعة من العناصر التي تحول الإشارات الكهربائية إلى إشارات ضوئية، مع ASIC الخاص بالمبدّل على الركيزة نفسها، ما يقلص بشكل كبير مسافة التوصيل الكهربائية عالية السرعة بين ASIC والمحرك الضوئي، وبالتالي يخفض بصورة ملحوظة الخسائر الناتجة عن التوصيلات النحاسية. وقد أعلنت Broadcom أن CPO يمكنه خفض استهلاك الطاقة في النظام الضوئي بنسبة 65-70%. كما انخفض استهلاك NVIDIA لوصلات 1.6T من نحو 30 واط لكل وصلة إلى 9 واط.

من الناحية النظرية، يبدو أن CPO هو الحل الأمثل. لكن المشكلة تكمن في الفجوة بين النظرية والإنتاج على نطاق واسع.

عائد 9% يكشف الحقيقة

في عملية تصنيع CPO، يُثبَّت المحرك الضوئي على ركيزة تغليف ASIC بواسطة اللحام بالارتداد (اللحام الحراري). وتصل دقة محاذاة الألياف الضوئية إلى مستوى دون الميكرون. وإذا لزم إعادة تركيب محرك ضوئي مثبّت بالفعل، فيجب إعادة تسخينه إلى 220-260 درجة مئوية، مع كون موقع التسخين على بُعد بضعة مليمترات فقط من ASIC، بينما لا تتحمل دقة محاذاة الألياف الضوئية ضرراً حرارياً ثانياً. وبعبارة أخرى، إذا ظهر عيب في واحد من أصل 32 محركاً ضوئياً، فيجب التخلص من ASIC والركيزة وجميع المحركات الضوئية المتبقية.

في تقريرها البحثي الصادر في يونيو 2026 بعنوان (Powered Down, Lights Off)، افترضت SemiAnalysis أن العائد التنفيذي لكل محرك ضوئي يبلغ 95%، وحسبت العائد الإجمالي المركب ليكون 0.95^32≈0.1932. وبعبارة أخرى، في نموذج تبسيطي متطرف يفترض أن 32 محركاً ضوئياً مستقلة عن بعضها البعض وأن عائد كل محرك هو 95%، فإن العائد المركب لمرور جميع المحركات الـ32 بنجاح يبلغ نحو 19.3%. وهذا يعني أن محركاً واحداً فقط من كل خمسة يمكنه العمل بشكل طبيعي. وقد كان لهذا الرقم أثر كبير في السوق. ففي 9 يونيو، تراجعت أسهم شركة Applied Optoelectronics (AAOI) في السوق الأمريكية بنحو 17% خلال يوم واحد، وتراجعت أسهم Lumentum بنحو 8%، وCoherent بنحو 11%، وMarvell بنحو 7.6%.

أصدرت GlobalSemiResearch رداً فورياً، موضحةً أن هذا الحساب يتجاهل عمليات الفرز والتصنيف، وكذلك تحسينات العائد الناتجة عن محركات التكرار التي صممتها NVIDIA لـ Spectrum-X. كما ذكرت مورغان ستانلي في تقرير بتاريخ 10 يونيو أنها لم تنفِ خارطة الطريق التقنية لـ CPO، لكنها خفّضت توقعاتها لشحنات المحركات الضوئية في 2027 من 20 إلى 30 مليون قطعة سابقاً إلى 6 إلى 7 ملايين قطعة.

ليس محور هذا الجدل سؤال: «هل CPO سيئ؟»، بل: «متى وبأي نطاق يمكن استخدام CPO؟». وقد أجلت SemiAnalysis شحنات التوسع الأفقي لـ CPO إلى 2027، وأرجأت الإنتاج الضخم الكامل إلى 2028-2029. هذا التعديل في الجدول الزمني فتح نافذة لاستكشاف معمارية أخرى.

NPO بكل أبعاده

تقع الأجهزة الضوئية القريبة من التغليف (NPO) بين الأجهزة الضوئية المدمجة في التغليف (CPO) والتصاميم القابلة للفصل. ويُركَّب المحرك الضوئي على لوحة محرك منفصلة، وليس على ركيزة تغليف ASIC، كما أنه يكون ملاصقاً لـ ASIC. وعندما يكون الرابط الكهربائي قصيراً بما يكفي والخسائر منخفضة بما يكفي، يمكن تقليل أو حتى إلغاء DSP الذي كان يُستخدم في بعض المعماريات التقليدية لتعويض خسائر الروابط الكهربائية الطويلة في الوحدات الضوئية القابلة للفصل. ومع ذلك، يتمثل أحد الفروق الرئيسية بينه وبين CPO في أن المحرك يتصل عبر مقبس، ويمكن فصله وتركيبه في الموقع.

في 10 أغسطس، لخّصت SemiAnalysis على منصة X-thread ثلاث مزايا لـ NPO: إمكانية الإصلاح في الموقع، وانحصار انتشار العطل (نطاق التأثير) في منفذ واحد فقط، وتبسيط عملية التجميع بفضل تغليف المحرك الضوئي وASIC بشكل منفصل. وتجنب هذه البنية تحديات الإنتاج والموثوقية، مع الاحتفاظ بمعظم مزايا الأداء التي يوفرها CPO.

في معرض OFC في مارس 2026، أطلقت شركة Broadcom خط منتجات NPO القائم على VCSEL بسرعة 3.2T. ووفقاً لما ورد في مدونة الشركة، تبلغ كفاءة الطاقة لهذا المحرك NPO نحو 1 pJ/bit، مقارنةً بالنهج الفوتوني السيليكوني الذي تتراوح كفاءة طاقته عادةً بين 5 و10 pJ/bit، ما يعني تحسناً في الكفاءة بمقدار 5 إلى 10 أضعاف. وبعد نشر 18 محركاً، تجاوزت كثافة النطاق الترددي للهروب 0.6 Tbps/mm، وبلغ إجمالي النطاق الترددي للهروب 73.7 Tbps (128 Gbps/قناة). وتتمتع VCSEL بعقود من الخبرة في الإنتاج الضخم، كما أن معدل الأعطال المثبت ميدانياً (FIT) لديها أقل من 0.1.

بدأت عجلات التوحيد القياسي والإنتاج واسع النطاق بالدوران

حتى مع وجود معمارية متفوقة، لا يمكن تحقيق الانتشار الواسع دون دعم المنظومة. ففي 12 مارس 2026، وبالتزامن مع انعقاد مؤتمر OFC، وقّعت ست شركات هي Ciena وCoherent وMarvell وMolex وSamtec وTeraHop معاً على Open CPX MSA (اتفاقية التوصيل المشترك متعددة المصادر). وتهدف هذه الاتفاقية إلى وضع مواصفات موحدة لواجهة المحرك الضوئي القابلة للإدخال، بما يشمل NPO وCPO. وسيجري بذلك توحيد البنية الميكانيكية للموصل، والتصميم الحراري، وترتيب الأرجل الكهربائية، وواجهة الإدارة، بما يضمن قابلية التشغيل البيني بين منتجات مختلف الموردين.

قال فلاديمير كوزلوف، الرئيس التنفيذي لشركة LightCounting، عند إعلان تأسيس الشركة: «نتوقع أن تتجاوز الشحنات السنوية 100 مليون قطعة خلال خمس سنوات»، بينما كانت التوقعات تشير إلى أن شحنات CPO/NPO لن تتجاوز مليون قطعة بحلول 2025. ومن دون توحيد المعايير، فإن مثل هذا النمو الهائل، بل وتجاوزه 100 مرة، لن يكون ممكناً.

كما أن الطلب يتغير باستمرار. ففي ندوة IPEC عبر الإنترنت التي عُقدت في مايو 2026، كشفت علي بابا عن خطتها لإكمال اختبار beta لوحدة NPO بسرعة 3.2T، والبدء في التشغيل التجريبي في الربع الثالث من العام نفسه. وتهدف الشركة إلى إكمال التصحيح على مستوى النظام لعينات alpha لوحدة 6.4T NPO بحلول سبتمبر 2027. كما أكدت تينسنت أنها أنهت التحقق من NPO بسرعة 3.2T القائم على VCSEL وNPO الفوتوني السيليكوني، وتخطط للنشر التجريبي في الربع الرابع من 2026. وقد سلّمت Ranovus بالفعل وحدات NPO إلى شركة سحابية أمريكية، لكنها تتوقع تأجيل الإعلان الرسمي حتى معرض OFC لعام 2027.

وعلى صعيد سلسلة الإمداد، بدأت Foxconn Interconnect Technology منذ مايو 2025 الإنتاج الضخم لمقابس LGA-to-LGA الملحومة بالداخل وخزائن مصادر الليزر القابلة للفصل الخاصة بـ Bailly من Broadcom. وقد صُممت الليزرات أساساً لتوضع خارج التغليف، سواء في CPO أو NPO، بينما يُعد معيار ELSFP (وحدة الليزر الخارجية القابلة للتبديل السريع) الذي وضعه OIF في أغسطس 2023 أساساً عاماً لهذا النهج.

لماذا يُظهر CPO الخاص بـ NVIDIA خصائص NPO

أُعلن أن محول NVIDIA Quantum-X Photonics InfiniBand دخل بالفعل مرحلة النشر الإنتاجي. وهو يوفر 144 منفذاً بسرعة 800G، ومزوَّداً بـ18 محركاً فوتونياً سيليكونياً و18 وحدة ليزر خارجية قابلة للفصل لتوفير مصدر الضوء. وتطلق NVIDIA على هذا الحل اسم «CPO».

ومع ذلك، يمكن فك المحرك بسهولة من التغليف، ويمكن إخراج الليزر من اللوحة الأمامية، وهذا ما تعتبره SemiAnalysis ميزة الصيانة في NPO. وفي تقرير بحثي صدر في يوليو 2026، أكدت LightCounting الرأي السائد في الصناعة بأن CPO وNPO سيتعايشان، وأشارت إلى أنه إذا جعلت NVIDIA من NPO خياراً متاحاً، فسيُختصر زمن التطوير، وقد نرى النشر الأولي في أقرب وقت العام المقبل.

ستقوم Broadcom بنشر المعماريتين بالتوازي. فقد دخلت منصة 51.2T Bailly CPO إلى الإنتاج الضخم لدى Micas Networks منذ 2024. كما بدأت شحنات محول Tomahawk 6 Davisson بسرعة 102.4T إلى العملاء في أكتوبر 2025. وإضافة إلى ذلك، ستوفر Broadcom أيضاً بشكل منفصل محولات NPO بسرعة 3.2T القائمة على VCSEL لتلبية احتياجات العملاء الذين يريدون مفاتيح عالية الكثافة لكنهم لا يرغبون في اللحام.

كما يتقدم التحقق من الموثوقية لدى Meta بثبات. ففي بيئة مختبرية عالية الحرارة لدى Meta، سجّل نظام CPO من Broadcom صفراً من اهتزازات الوصلة (انقطاعات لحظية) خلال مليون ساعة تشغيل تراكمية، وهو ما يعادل زمن تشغيل منافذ 400G. وأعلنت Broadcom هذه النتيجة في أكتوبر 2025، ثم عرضت تفاصيلها في ECOC من العام نفسه وOFC 2026. وفي OFC 2026، طرحت Meta معيارها القائل إن «التقنية الضوئية لكي تكون جذابة يجب أن تضاهي الحلول الكهربائية في الكلفة وكفاءة الطاقة، مع توفير الموثوقية والأداء».

يلعب COUPLE الخاص بـ TSMC دوراً محورياً

يعتمد انتهاء «مرحلة الانتقال» في NPO إلى حد كبير على تقدم منصة COUPE من TSMC (المحرك الفوتوني المدمج العام المضغوط).

كما ذُكر أعلاه، من المعروف أن قدرات حوسبة شرائح الذكاء الاصطناعي الحالية أصبحت هائلة للغاية، لكن نقل البيانات بين شريحة وأخرى لا يزال يعتمد على الأسلاك النحاسية. ومع أن سرعة نقل النحاس واستهلاكه للطاقة لم يعودا يواكبان نمو القدرة الحاسوبية، فإن الفكرة الأساسية لـ COUPE هي استخدام الإشارات الضوئية لنقل البيانات، ونقل موقع التحويل الكهروضوئي من الوحدة الضوئية البعيدة إلى داخل تغليف الشريحة، مما يقلص المسار الذي يجب أن تسلكه الإشارة بشكل كبير.

يجمع COUPE بين شريحتين في حزمة واحدة: إحداهما مسؤولة عن معالجة الإشارات الكهربائية (الشريحة الإلكترونية EIC)، والأخرى مسؤولة عن معالجة الإشارات الضوئية (الشريحة الفوتونية PIC). وتُكدَّس الشريحتان مباشرةً فوق بعضهما باستخدام تقنية التكديس ثلاثي الأبعاد من TSMC، بحيث تتصلان وجهاً لوجه، مما يلغي خسائر مسار الإشارة عبر لوحة الدوائر في الحلول التقليدية.

تقول TSMC إنه مقارنةً بالحلول القابلة للفصل على لوحات الدوائر، فإن دمج محرك COUPE الضوئي مباشرةً على ركيزة التغليف يمكن أن يحقق كفاءة طاقة أعلى بأربع مرات ويقلل زمن التأخير بنسبة 90%؛ وإذا جرى وضع COUPE على الطبقة البينية (Interposer) أيضًا، فقد ترتفع الكفاءة إلى 10 أضعاف مع خفض التأخير بنسبة 95%.

تعتمد تقنية COUPE على أسلوب التكديس SOIC، حيث تُكدَّس الشريحة الإلكترونية والشريحة الفوتونية مباشرةً فوق بعضهما لتقليل المعاوقة بين الشرائح إلى أقصى حد. وسيُطرح الجيل الأول من COUPE القابل للفصل في 2026. أما الجيل الثاني من COUPE فسيستخدم تغليف CPO بسرعة 6.4T، ومن المتوقع أن يدخل الإنتاج في حوالي 2027. بينما سيقوم الجيل الثالث بدمج المكونات الضوئية بالكامل داخل تغليف المعالج.

تتوقع خارطة طريق كثافة النطاق الترددي لـ COUPE من TSMC أن ترتفع كثافة النطاق الترددي ثمانية أضعاف خلال أربع سنوات، من 0.5 Tbps/mm في 2026 إلى 4 Tbps/mm في 2030. وإذا تحقق هذا المخطط، فلن يقتصر دور NPO إلا على فترة انتقالية مدتها سنتان إلى ثلاث سنوات.

ومع ذلك، إذا اقترب سيناريو الإنتاج الكامل في 2029 الذي تتوقعه SemiAnalysis من الواقع، فإن NPO سيواصل تلبية طلب السوق حتى أواخر عشرينيات هذا القرن. وفي هذه الحالة، سيضيف ذلك مزيداً من الضغط على سلسلة توريد الفوتونيات، التي تعاني أصلاً من ضيق في قدرات الليزر والتغليف. وفي قمة OCP لمنطقة آسيا والمحيط الهادئ، أشارت نيكول تيان من ASE إلى أنه لا توجد حتى الآن معايير اختبار على مستوى الرقاقة ولا بنية محاكاة تسمح بتوسيع CPO إلى سوق متعدد الموردين. إن الإنتاج الضخم لـ CPO لدى NVIDIA هو ثمرة تعاون ثنائي عميق في البحث والتطوير مع TSMC، وليس متاحاً حالياً تعميم هذه النتائج على كامل الصناعة.

يُنظر على نطاق واسع في الصناعة إلى أن الشكل النهائي للربط الضوئي هو CPO. والسؤال هو: من سيختار هذا المسار، ومتى سيتحقق، وبأي نطاق؟ على الأقل من خلال خارطة المنتجات الحالية ونتائج اعتماد العملاء حتى الآن، ينتقل NPO بسرعة من مرحلة التحقق التقني إلى النشر على نطاق واسع، ليصبح إجابة أكثر وضوحاً.