Mở giá dữ liệu trung tâm, có thể thấy phía trước của bộ chuyển mạch được sắp xếp thành một hàng các bộ thu phát quang. Trong các cụm máy tính AI, việc một bộ chuyển mạch được trang bị 144 mô-đun QSFP-DD tương thích 800G là một cấu hình phổ biến. Tuy nhiên, cấu hình này tồn tại vấn đề kém hiệu quả mang tính cấu trúc. Khoảng cách từ các bộ thu phát trên mặt trước đến chip ASIC của bộ chuyển mạch là từ 15 đến 30 cm. Khi tín hiệu 200G/luồng truyền dọc theo sợi cáp đồng này, nó sẽ bị suy hao đáng kể, do đó ở đầu thu cần sử dụng chip DSP (xử lý tín hiệu số) để khôi phục tín hiệu. Công suất của một mô-đun 800G là từ 14 đến 17 watt, trong đó 6 đến 8 watt được tiêu tốn cho các chip DSP. Nói cách khác, trong các mô-đun quang cắm rút truyền thống, một phần đáng kể công suất không được dùng trực tiếp cho quá trình chuyển đổi quang-điện, mà bị tiêu hao cho việc xử lý tín hiệu điện tốc độ cao, cân bằng và truyền tải.

Rút ngắn khoảng cách này không cần dùng DSP. Ý tưởng này đã xuất hiện từ giữa những năm 2010. Thiết bị quang đồng đóng gói (CPO) gắn động cơ quang (một bộ linh kiện chuyển tín hiệu điện thành tín hiệu quang) và vỏ đóng gói ASIC của bộ chuyển mạch trên cùng một đế; thiết kế này rút ngắn đáng kể khoảng cách kết nối điện tốc độ cao giữa ASIC và động cơ quang, từ đó giảm đáng kể tổn hao do cáp đồng (copper interconnect). Broadcom cho biết CPO có thể giảm công suất của hệ thống quang 65-70%. Công suất của liên kết 1,6T của NVIDIA giảm từ khoảng 30 watt mỗi liên kết xuống còn 9 watt.

Về mặt lý thuyết, CPO dường như là lời giải tối ưu. Vấn đề là khoảng cách giữa lý thuyết và sản xuất quy mô lớn.

Tỷ lệ thu được 9% đã vạch trần sự thật

Trong quá trình sản xuất CPO, động cơ quang được lắp lên đế đóng gói ASIC bằng hàn dòng hồi (nhiệt hàn). Độ chính xác căn chỉnh sợi quang đạt mức dưới micromet. Nếu cần lắp lại một động cơ quang đã gắn, phải nung lại đến 220-260°C; điểm nung cách ASIC vài milimet và độ chính xác căn chỉnh sợi quang không chịu được tổn thương nhiệt lần thứ hai. Nói cách khác, nếu trong 32 động cơ quang có một chiếc bị lỗi, thì toàn bộ ASIC, đế và các động cơ quang còn lại đều phải loại bỏ.

Trong báo cáo nghiên cứu tháng 6 năm 2026 của SemiAnalysis (Powered Down, Lights Off), giả định tỷ lệ thu được khi triển khai cho mỗi động cơ quang là 95%, họ đã tính tỷ lệ thu được tổng hợp là 0,9532 ≈ 0,1932. Nói cách khác, trong mô hình đơn giản hóa cực đoan giả định 32 động cơ quang độc lập với nhau và mỗi động cơ có tỷ lệ thu được 95%, thì tỷ lệ thu được tổ hợp để cả 32 động cơ đều vượt qua xấp xỉ 19,3%. Điều này có nghĩa là chỉ khoảng một phần năm số động cơ có thể hoạt động bình thường. Con số này đã tạo tác động lớn đến thị trường. Ngày 9 tháng 6, tại thị trường Mỹ, cổ phiếu của Applied Optoelectronics (AAOI) giảm khoảng 17% trong một ngày; Lumentum giảm khoảng 8%; Coherent giảm khoảng 11%; Marvell giảm khoảng 7,6%.

GlobalSemiResearch lập tức ra tuyên bố phản biện, chỉ ra rằng phần tính toán này đã bỏ qua việc lọc/đánh cấp và mức cải thiện tỷ lệ thu được (yield) do các động cơ dự phòng mà NVIDIA thiết kế cho Spectrum-X mang lại. Morgan Stanley cũng nêu trong một báo cáo ngày 10 tháng 6 rằng họ không phủ nhận lộ trình công nghệ của CPO; chỉ là họ giảm dự báo lượng xuất hàng động cơ quang của năm 2027 từ mức 20-30 triệu chiếc trước đó xuống còn 6-7 triệu chiếc.

Trọng tâm của cuộc tranh luận không phải là “CPO có tệ không?”, mà là “khi nào và ở quy mô nào có thể sử dụng CPO?”. SemiAnalysis đã lùi khối lượng xuất hàng theo hướng mở rộng ngang của CPO sang năm 2027 và lùi sản xuất hàng loạt đầy đủ sang giai đoạn 2028-2029. Việc điều chỉnh mốc thời gian này mở ra một “cửa sổ” cho việc thăm dò các kiến trúc khác.

NPO toàn diện trên mọi mặt

Thiết bị quang trong/gan lớp đóng gói (NPO) nằm giữa thiết bị quang trong/gan lớp đóng gói (CPO) và thiết kế cắm rút. Động cơ quang được lắp trên một bo động cơ độc lập, thay vì trên đế đóng gói của ASIC, và nằm kề cạnh ASIC. Khi liên kết điện đủ ngắn và tổn hao đủ thấp, có thể giảm, thậm chí loại bỏ trong một số kiến trúc DSP dùng để bù tổn hao đường truyền điện tầm xa trong mô-đun quang cắm rút truyền thống. Tuy nhiên, điểm khác biệt then chốt so với CPO là: động cơ được kết nối bằng ổ cắm, nên có thể cắm rút tại hiện trường.

Ngày 10 tháng 8, SemiAnalysis tại diễn đàn X-thread đã tổng kết ba lợi thế của NPO: có thể sửa chữa tại chỗ; sự lan truyền lỗi (phạm vi ảnh hưởng) chỉ giới hạn trong một khe cắm; và quy trình lắp ráp được đơn giản hóa nhờ việc động cơ quang và ASIC sử dụng các cấu kiện đóng gói độc lập. Cấu trúc này tránh các thách thức về sản xuất và độ tin cậy, đồng thời vẫn giữ phần lớn ưu thế về hiệu năng của CPO.

Tại triển lãm OFC tháng 3 năm 2026, Broadcom công bố dòng sản phẩm NPO dựa trên 3,2T VCSEL của mình. Theo blog của công ty, hiệu suất năng lượng của động cơ NPO này vào khoảng 1 pJ/bit; so với phương pháp quang tử silicon thông thường có hiệu suất từ 5 đến 10 pJ/bit, thì hiệu suất năng lượng được cải thiện gấp 5 đến 10 lần. Sau khi triển khai 18 động cơ, mật độ băng thông thoát (escape bandwidth) vượt 0,6 Tbps/mm và tổng băng thông thoát đạt 73,7 Tbps (128 Gbps/kênh). VCSEL có nhiều thập kỷ kinh nghiệm sản xuất hàng loạt, và tỷ lệ lỗi đã được xác thực tại hiện trường (FIT) thấp hơn 0,1.

Cơ cấu bánh răng của chuẩn hóa và sản xuất quy mô lớn bắt đầu quay

Dù có kiến trúc xuất sắc, nếu không có sự hỗ trợ từ hệ sinh thái thì cũng không thể đạt được ứng dụng rộng rãi. Ngày 12 tháng 3 năm 2026, đúng vào thời điểm diễn ra hội nghị OFC, sáu công ty gồm Ciena, Coherent, Marvell, Molex, Samtec và TeraHop đã cùng ký kết Open CPX MSA (thỏa thuận đóng gói đa nguồn). Thỏa thuận này nhằm thiết lập chuẩn chung cho giao diện động cơ quang dạng khe cắm, bao phủ cả NPO và CPO. Điều này sẽ chuẩn hóa cấu trúc cơ khí của đầu nối, thiết kế tản nhiệt, cách sắp xếp các chân điện và giao diện quản lý, từ đó đảm bảo khả năng tương tác giữa các sản phẩm của nhiều nhà cung cấp khác nhau.

CEO LightCounting Vladimir Kozlov khi công bố thành lập công ty cho biết: “Dự kiến lượng xuất hàng hằng năm trong vòng 5 năm sẽ vượt quá 100 triệu chiếc”, trong khi dự kiến đến năm 2025 lượng xuất CPO/NPO sẽ chưa đến 1 triệu chiếc. Nếu không có chuẩn hóa, thì một mức tăng lớn như vậy (thậm chí vượt 100 lần) là không thể.

Nhu cầu cũng liên tục thay đổi. Tại hội thảo trực tuyến IPEC diễn ra vào tháng 5 năm 2026, Alibaba cho biết kế hoạch hoàn tất thử nghiệm beta cho 3,2T NPO của họ và bắt đầu thí điểm vận hành từ quý 3 cùng năm. Mục tiêu là trước tháng 9 năm 2027 hoàn thành giai đoạn thử nghiệm/hiệu chỉnh cấp hệ thống cho mẫu alpha 6,4T NPO. Tencent cũng đã hoàn tất xác thực 3,2T VCSEL NPO và NPO quang silicon, và dự kiến triển khai thí điểm vào quý 4 năm 2026. Ranovus đã giao các mô-đun NPO cho công ty điện toán đám mây tại Mỹ, nhưng dự kiến sẽ chờ đến hội chợ OFC năm 2027 mới công bố chính thức.

Về phía chuỗi cung ứng, kỹ thuật liên kết của Foxconn đã bắt đầu từ tháng 5 năm 2025 sản xuất hàng loạt không cần hàn cho các ổ cắm LGA-to-LGA và lồng nguồn laser cắm rút cho Bailly của Broadcom. Laser chủ yếu được thiết kế để đặt bên ngoài phần đóng gói—dù là CPO hay NPO—và tiêu chuẩn ELSFP (mô-đun laser ngoài có thể cắm nóng) do OIF đưa ra vào tháng 8 năm 2023 đóng vai trò nền tảng chung.

Vì sao CPO của NVIDIA lại mang đặc trưng của NPO?

Bộ chuyển mạch NVIDIA Quantum-X Photonics InfiniBand đã công bố bắt đầu sản xuất và triển khai theo quy mô. Nó cung cấp 144 cổng 800G, trang bị 18 động cơ quang silicon và 18 mô-đun laser ngoài có thể tháo rời để cung cấp nguồn quang. NVIDIA gọi đây là “CPO”.

Tuy nhiên, động cơ có thể tháo lắp dễ dàng khỏi phần đóng gói, còn laser có thể trượt ra từ bảng mặt trước—đó chính là theo SemiAnalysis, ưu thế về khả năng bảo trì của NPO. Báo cáo nghiên cứu của LightCounting vào tháng 7 năm 2026 đã xác nhận quan điểm phổ biến trong ngành rằng CPO và NPO sẽ cùng tồn tại, đồng thời cho biết nếu NVIDIA chọn NPO như một lựa chọn thì chu kỳ phát triển sẽ được rút ngắn, sớm nhất có thể sang năm đã thấy triển khai bước đầu.

Broadcom triển khai song song hai kiến trúc này. Switch Bailly CPO 51,2T đã bắt đầu sản xuất hàng loạt tại Micas Networks từ năm 2024. Switch Tomahawk 6 Davisson 102,4T đã bắt đầu giao hàng cho khách hàng từ tháng 10 năm 2025. Ngoài ra, Broadcom còn cung cấp riêng switch NPO 3,2T VCSEL để đáp ứng nhu cầu của những khách hàng cần bộ chuyển mạch mật độ cao nhưng không muốn thực hiện hàn.

Việc xác minh độ tin cậy của Meta cũng đang được tiến hành một cách vững chắc. Trong môi trường phòng thí nghiệm nhiệt độ cao của Meta, hệ thống CPO của Broadcom ghi nhận không có dao động độ rung đường truyền (gián đoạn tức thời) trong tổng thời gian vận hành tích lũy 1 triệu giờ (tương đương thời gian của cổng 400G). Broadcom công bố kết quả này vào tháng 10 năm 2025 và trình bày chi tiết tại ECOC cùng năm và OFC năm 2026. Tại OFC 2026, Meta đưa ra tiêu chuẩn rằng: để công nghệ quang trở nên hấp dẫn, nó phải có thể sánh được với giải pháp điện về chi phí và hiệu suất năng lượng, đồng thời cung cấp độ tin cậy và hiệu năng.

Đài tích điện COUPLE đóng vai trò then chốt

Việc kết thúc “giai đoạn chuyển tiếp” của NPO phụ thuộc phần lớn vào tiến độ của nền tảng COUPE của Đài tích điện (động cơ quang đa dụng gọn nhẹ).

Như đã nêu ở trên, về cốt lõi, cách tiếp cận của COUPE là chuyển sang dùng tín hiệu quang để truyền dữ liệu và kéo vị trí chuyển đổi quang-điện từ các mô-đun quang ở xa vào bên trong lớp đóng gói của chip, từ đó rút ngắn đáng kể quãng đường mà tín hiệu bắt buộc phải đi. Nhờ vậy, có thể giảm hao tổn so với phương án dùng dây đồng.

COUPE tích hợp hai loại chip với nhau: một chip chịu trách nhiệm xử lý tín hiệu điện (chip EIC), và một chip chịu trách nhiệm xử lý tín hiệu quang (chip quang PIC). Hai bên được ghép chồng trực tiếp từ trên xuống dưới nhờ công nghệ xếp chồng 3D của Đài tích điện, để kết nối mặt đối mặt, loại bỏ hao tổn do tín hiệu phải vòng qua bo mạch trong các giải pháp truyền thống.

Đài tích điện cho biết, so với giải pháp có thể cắm rút trên bo mạch, việc tích hợp trực tiếp động cơ quang COUPE vào đế đóng gói có thể đạt hiệu suất tiết kiệm điện gấp 4 lần và giảm 90% độ trễ; nếu tiếp tục đặt COUPE vào lớp trung gian (Interposer), hiệu năng có thể nâng lên mức hiệu suất công suất gấp 10 lần, đồng thời giảm 95% độ trễ.

Công nghệ COUPE sử dụng phương thức xếp chồng SOIC, xếp chồng trực tiếp chip điện tử và chip quang tử để giảm tối đa trở kháng giữa các chip. Thế hệ COUPE dạng cắm rút đầu tiên sẽ được sản xuất hàng loạt vào năm 2026. Thế hệ COUPE thứ hai sử dụng đóng gói CPO 6,4T và dự kiến sản xuất hàng loạt vào khoảng năm 2027. Thế hệ sản phẩm thứ ba sẽ tích hợp hoàn toàn các linh kiện quang vào bên trong phần đóng gói của bộ xử lý.

Sơ đồ lộ trình mật độ băng thông của COUPE do Đài tích điện dự đoán cho thấy trong vòng bốn năm, mật độ băng thông sẽ tăng gấp tám lần: từ mức 0,5 Tbps/mm vào năm 2026 lên 4 Tbps/mm vào năm 2030. Nếu kế hoạch này được thực hiện, vai trò của NPO sẽ chỉ còn giới hạn trong giai đoạn chuyển tiếp kéo dài từ hai đến ba năm.

Tuy nhiên, nếu kịch bản sản xuất hàng loạt đầy đủ vào năm 2029 mà SemiAnalysis dự đoán gần với thực tế, thì NPO sẽ tiếp tục đáp ứng nhu cầu thị trường cho đến cuối những năm 2020. Trong trường hợp đó, điều này sẽ gây thêm áp lực lên chuỗi cung ứng quang tử—vốn đã đang thiếu thốn năng lực ở laser và khâu đóng gói. Tại hội nghị thượng đỉnh OCP châu Á Thái Bình Dương, Nicole Tien của ASE cho biết hiện vẫn chưa tồn tại tiêu chuẩn thử nghiệm cấp wafer và hạ tầng mô phỏng để mở rộng CPO sang thị trường nhiều nhà cung cấp. Việc sản xuất hàng loạt CPO của NVIDIA là kết quả của hợp tác song phương sâu với TSMC; hiện vẫn chưa có điều kiện để mở rộng những thành quả đó ra toàn ngành.

Trong ngành, quan điểm phổ biến cho rằng hình thức tối ưu của kết nối quang là CPO. Vấn đề là ai sẽ chọn con đường này, khi nào thực hiện và quy mô ra sao? Ít nhất dựa trên lộ trình sản phẩm hiện tại và mức độ xác thực của khách hàng, NPO đang nhanh chóng chuyển từ giai đoạn kiểm chứng công nghệ sang triển khai theo quy mô, trở thành một câu trả lời chắc chắn hơn.