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Warum treiben extreme Leistung und Energieeffizienz den Markt für integrierte Optiksysteme an?

Der globale Informations- und Kommunikationstechnologiesektor steht vor einer beispiellosen Energieherausforderung und verbraucht jährlich rund 1.000 Terawattstunden Strom. Mit dem Wachstum von KI-Modellen und der Expansion von Rechenzentren werden herkömmliche elektrische Verbindungen zunehmend untragbar. In den Vereinigten Staaten wird der Strombedarf von Rechenzentren bis 2028 voraussichtlich 580 Terawattstunden erreichen, wobei allein die Netzwerkinfrastruktur fast 23 Terawattstunden benötigt.

Jede moderne KI-GPU benötigt mittlerweile mehrere steckbare optische Transceiver mit je 30 Watt, was eine erhebliche Belastung für das Wärme- und Energiemanagement und die Skalierbarkeit zukünftiger Rechencluster gefährdet.

Die Grenzen herkömmlicher Kupferkabel und steckbarer Verbindungen:
Herkömmliche Kupferkabel stoßen bei hohen Geschwindigkeiten an ihre physikalischen Grenzen der Energieeffizienz. Bei 800 Gbit/s und darüber verbrauchen Kupferverbindungen über 10 Pikojoule pro Bit, was sie für großflächige KI-Implementierungen unerschwinglich macht. Im Gegensatz dazu demonstrierten frühe Lösungen auf dem Markt für integrierte optische Verbindungen einen Stromverbrauch von unter 1 Pikojoule pro Bit – eine zehnfache Verbesserung.

Standardmäßige optische Transceiver mit 1,6 Tbit/s verbrauchen immer noch etwa 30 Watt und belasten damit herkömmliche Luftkühlsysteme erheblich. Steckbare 1,6-Tbit/s-Module verbrauchen jeweils 25 bis 30 Watt, wodurch Rechenzentren auf zunehmend komplexe und kostspielige Kühlinfrastrukturen angewiesen sind, die nicht unbegrenzt skalierbar sind.

Die CPO-Energierevolution in Aktion:
Die Technologie für integrierte Optiken (Co-Packaged Optics, CPO) verändert den Energieverbrauch von Rechenzentren grundlegend, indem sie die Optik direkt in den Switch-ASIC integriert. Ein voll bestückter 64-Port-800-Gbit/s-Switch mit herkömmlichen Steckverbindungen benötigt 1.000 bis 1.500 Watt, während eine CPO-basierte Implementierung die Leistungsaufnahme der optischen Verbindungen auf nur 400 bis 600 Watt reduziert.

Dies führt zu Einsparungen von 600 bis 900 Watt pro Schalter – eine enorme Reduzierung bei Tausenden von Einheiten. Moderne Siliziumphotonik- Transceiver arbeiten mit 3,07 Pikojoule pro Bit, während monolithisch integrierte Siliziumphotonik 1,01 Pikojoule pro Bit bei 128 Gbit/s erreicht. CPO-Architekturen auf Micro-LED-Basis können den Energieverbrauch für 1,6-Tbit/s-Verbindungen auf etwa 1,6 Watt senken und machen so hyperskalierbare KI-Trainingscluster im Markt für integrierte Optiken thermisch realisierbar.

• Herkömmliche Kupferkabel stoßen bei hohen Geschwindigkeiten an ihre physikalischen Grenzen der Energieeffizienz. Sie verbrauchen bei 800 Gbit/s und darüber hinaus mehr als 10 Pikojoule pro Bit, was sie für groß angelegte KI-Implementierungen unerschwinglich macht.
• Die ersten Co-Packaged Optics (CPO)-Lösungen wiesen einen Stromverbrauch der Verbindungen von unter 1 Picojoule pro Bit auf, was einer zehnfachen Verbesserung gegenüber Kupferverbindungen entspricht.
• Standardmäßige optische Transceiver mit 1,6 Tbit/s verbrauchen etwa 30 Watt, was eine erhebliche Belastung für herkömmliche Luftkühlsysteme darstellt.
• Steckbare 1,6-T-Module verbrauchen jeweils 25 bis 30 Watt, was Rechenzentren dazu zwingt, auf immer komplexere und kostspieligere Kühlinfrastrukturen zurückzugreifen, die nicht unbegrenzt skalierbar sind.

Wie beeinflussen Bandbreitendurchsatz und Schaltleistung den Marktbedarf für integrierte optische Systeme?
Der Bandbreitenbedarf steigt so rasant, dass elektronische Schalter allein ohne extrem hohen Stromverbrauch nicht mehr ausreichen. Hochleistungsfähige optische Verbindungen verbrauchen etwa 5 Watt pro 100-Gbit/s-Verbindung, im Vergleich zu 35 Watt pro 100 Gbit/s bei herkömmlichen elektronischen Schaltern.

Bei massiven Installationen mit 400.000 GPUs skalieren die durch CPO ermöglichten Einsparungen bei den Verbindungen in den Bereich von mehreren zehn Megawatt und entscheiden somit direkt darüber, ob solche Cluster innerhalb der vorgegebenen Leistungs- und Kostenbeschränkungen realisiert werden können. KI-Trainingscluster der nächsten Generation erreichen mittlerweile Datenraten von über 100 Tbit/s pro Knoten, was einen Übergang von steckbaren optischen Komponenten zu eng integrierten optischen Lösungen erforderlich macht.

Switch-Architekturen mit Skalierung über 50 Tbit/s:
Die Weiterentwicklung von Switch-Silizium beschleunigt den Bedarf an integrierter optischer Technologie. Tomahawk 5-Bailly-Plattformen arbeiten mit 51,2 Tbit/s, während Tomahawk 6-Davisson-Plattformen 102,4 Tbit/s erreichen. Um diese Kapazität zu realisieren, sind 200G-SerDes pro Lane erforderlich, was die Grenzen herkömmlicher elektrischer Signalübertragung erweitert.

Infolgedessen haben sich optische Schnittstellen mit 400G und 800G als Basis für Scale-Out-Architekturen etabliert, wobei die Entwicklung hin zu 1,6-Tbit/s-Standards rasant voranschreitet. Ein einzelnes 102,4T-CPO-Switch-Gehäuse integriert 36 optische Module, um diesen Durchsatz effizient zu bewältigen.

Optische Engine-Dichte und Lane-Konfiguration im Markt für Co-Packaged Optics (CPO):
Moderne Switch-Architekturen verdeutlichen, warum CPO für die Bandbreitendichte unerlässlich ist. Optische Engines der zweiten Generation liefern jeweils 3,2 Tbit/s, verteilt auf 16 Lanes mit je 200 Gbit/s. Der TH6-Davisson-Switch integriert 16 optische Engines mit je 6,4 Tbit/s sowie 64 Condor 3nm SerDes-Kerne.

Jeder Condor-Kern verfügt über acht PAM4-SerDes-Lanes mit jeweils 212,5 Gbit/s und ermöglicht so einen enormen Datendurchsatz. Zu den wichtigsten Merkmalen dieser Architektur gehören:

• ASICs der zweiten Generation mit 51,2T-Switches, die 64 Ports mit 800G-Optik ohne externe Transceiver integrieren.
• InfiniBand-Systeme mit 144 Ports mit 800G in einem kompakten Gehäuse.
• Hochdichte Plattformen, die acht 6,4T-Optiken in einem einzigen Gehäuse integrieren.
• Ein standardmäßiger 6,4-Tbps-CPO-Port mit 16 Sende- und 16 Empfangskanälen für bidirektionale Kommunikation im Markt für integrierte optische Schaltungen.

Welche physikalischen Beschränkungen und Entfernungsbegrenzungen zwingen Rechenzentren zur integrierten Optik?

Physikalische Übertragungsgrenzen erfordern eine grundlegende Neugestaltung der Rechenzentrumsarchitekturen . Hochdichte Systeme streben nun 0,5 Tbit/s pro Quadratmillimeter an – Werte, die mit Kupfer ohne erhebliche Signalverschlechterung nicht erreicht werden können.

• Kupferverbindungen sind bei 400 Gbit/s auf etwa 3 Meter begrenzt und eignen sich daher nicht für die Vernetzung großer GPU-Cluster. Diese „Kupfergrenze“ schränkt die physische Skalierbarkeit von KI-Infrastrukturen im Markt für integrierte optische Komponenten ein. 

damit
herkömmliche Einschränkungen. Es reduziert die Einfügungsdämpfung von SerDes auf 1–4 dB und erhält so die Signalintegrität über größere Entfernungen.

Optische Lösungen bieten eine bis zu 63-fache Verbesserung der Augenöffnung bei 4 dB und gewährleisten so eine zuverlässige Übertragung auch in Umgebungen mit hohem Rauschpegel. Die direkte optische Integration in ASICs unterstützt Verbindungen von 100 bis 500 Metern, während lineare Optiken die Reichweite über Singlemode-Fasern ohne Retiming auf bis zu 2 Kilometer erweitern können.

Integrationsdichte und Fertigungsfortschritte im Markt für Co-Packaged Optics:
Die direkte Integration von Optiken in Silizium ermöglicht eine beispiellose Skalierung. Die Signalwandlung innerhalb weniger Millimeter vom ASIC verkürzt die Kupferwege und reduziert so Latenz und Stromverbrauch.

Die Gehäusetechnologie für integrierte optische Schaltungen (Co-Packed Optics, CPO) kombiniert Mikro-LEDs unter 50 Mikrometern mit CMOS-Treibern und erreicht so einen Miniaturisierungsgrad, der mit steckbaren Bauelementen nicht realisierbar ist. Fortschrittliche 3-nm-Prozessknoten finden breite Anwendung in der nächsten Generation von CPO-Silizium.

Moderne KI-Cluster skalieren mittlerweile auf Zehntausende von GPUs, während Hyperscale-Supercomputer bis zu 8.960 Chips mittels optischer Schaltungstechnik miteinander verbinden. Zu den wichtigsten Vorteilen zählen:

• Optische Verbindungstechnik-basierte Supercomputer erreichen eine Rechenleistung von 8,5 Exaflops.
• Die gesamte Bandbreite des optischen Schalters erreicht 4 Petabit pro Sekunde.
• Optische Schaltlatenz unter 10 Nanosekunden im Markt für gemeinsam verpackte Optiken.
• Die Größe der KI-Modelle erreicht ungefähr 1,7 Billionen Parameter, was optische Verbindungen erforderlich macht.

Warum benötigt Cluster-Computing mit künstlicher Intelligenz massiv integrierte, gemeinsam verpackte Optiken?

KI-Cluster-Computing hat eine Größenordnung erreicht, in der herkömmliche Netzwerkarchitekturen nicht mehr praktikabel sind. Ein einzelner 102,4T CPO-Switch kann bis zu 64 steckbare Module ersetzen und so die Infrastruktur vereinfachen und gleichzeitig die Leistung im Markt für integrierte optische Komponenten verbessern.

Gleichzeitig erreichte das globale 5G-Ökosystem 1,7 Milliarden Abonnements und generierte damit ein enormes Datenaufkommen, das die Nachfrage nach optischen Netzwerken weiter ankurbelt. Das rasante Abonnentenwachstum verstärkt weiterhin den Bedarf an skalierbaren Verbindungslösungen.

Telekommunikation und KI treiben beispiellose Verbindungszahlen voran.
Die Konvergenz von KI und Telekommunikation führt zu einer exponentiellen Nachfrage nach Hochgeschwindigkeits-Glasfaserverbindungen im Markt für integrierte optische Systeme. Über 320 Telekommunikationsbetreiber betreiben 5G-Netze, die robuste optische Backbones benötigen, während 49 Anbieter eigenständige 5G-Netze eingeführt haben.

Angesichts von rund 2.300 5G-Gerätevarianten und einem prognostizierten Wachstum auf 5,6 Milliarden Mobilfunkverträge bis 2029 steigen die Anforderungen an die Datenerfassung rasant an. KI-Cluster benötigen zig Millionen Hochgeschwindigkeitsverbindungen, wodurch steckbare Optiken in großem Umfang unpraktisch sind.

Zuverlässigkeitsstandards und Hyperscale-Tests:
CPO muss strenge Zuverlässigkeitsanforderungen für unternehmenskritische KI-Workloads erfüllen. Die angestrebten Zuverlässigkeitswerte liegen unter 10 FIT, was weniger als einem Ausfall pro Milliarde Stunden entspricht.

Hyperscale-Tests haben die Leistungsfähigkeit über 1,06 Millionen 400G-Portstunden validiert und auf 15 Millionen Portstunden erweitert, wobei in den frühen Phasen keine nicht korrigierbaren Fehler auftraten. Systeme wie Teralynx T100 und Spectrum-X 6810 basieren auf zentralisierten 102,4T-Switching-Architekturen im Markt für integrierte optische Komponenten.

Zu den wichtigsten Kennzahlen gehören:

• 15 Millionen Hafenstunden entsprechen 7.812 Stunden Testzeit.
• 325 Tage kontinuierlicher Stresstest ohne Ausfall.
• Es wurden keine nicht korrigierbaren Codewörter beobachtet.
• Deutliche Reduzierung der Fehlerquellen durch den Austausch von steckbaren Bauteilen gegen CPO.

Wie beeinflussen hohe Zuverlässigkeits- und Redundanzanforderungen zukünftige Hardware-Tests im Netzwerkbereich von Co-Packaged Optics (CPO)?
Zuverlässigkeit und Redundanz sind in Hyperscale-Umgebungen entscheidend und wirken sich direkt auf das CPO-Design aus. Steckbare 400G-Transceiver erreichen typischerweise eine mittlere Betriebsdauer zwischen Ausfällen (MTBF) von 550.000 bis 1 Million Stunden, während CPO-Module etwa 2,6 Millionen Betriebsstunden erreichen.

Diese wesentliche Verbesserung unterstützt einen kontinuierlichen Langzeitbetrieb. Optische Blindsteckverbinder und externe Lichtquellenmodule ermöglichen Wartungsarbeiten ohne vollständiges Herunterfahren des Systems.

Redundanzarchitektur und Failover-Design: Die
in 102,4T-Switches integrierten optischen Systeme verfügen über eine integrierte Redundanz, um einen unterbrechungsfreien Betrieb zu gewährleisten. In den Switches sind 36 optische Module integriert, von denen jedoch nur 32 aktiv genutzt werden; die restlichen sind für den Failover reserviert.

Diese Architektur gewährleistet, dass der Ausfall einzelner Komponenten die Systemleistung nicht beeinträchtigt. Durch den Verzicht auf steckbare Frontplattenkäfige werden zudem Signalbeeinträchtigungen reduziert und Komponenten mit hoher Ausfallrate eliminiert.

Standardentwicklung und Formfaktorinnovation:
Industriestandards entwickeln sich rasant weiter, um den Einsatz von CPO zu unterstützen. IEEE 802.3 regelt 800G-Protokolle, während elektrische Schnittstellen zu CEI-112G und CEI-224G weiterentwickelt wurden.

Neue Formfaktoren wie OSFP-XD beheben thermische Herausforderungen für 1,6T-Module, während QSFP-DD800-Standards 800G-Implementierungen unterstützen. Der Markt für integrierte optische Schaltungen verändert das Hardware-Design grundlegend durch den Wegfall herkömmlicher Frontplattenanschlüsse.

Weitere Entwicklungen umfassen:

• I/O-Chiplets mit 12,8T Bandbreite in integrierten Switch-Gehäusen.
• Lineare Optik macht energieintensive digitale Signalprozessoren (DSPs) überflüssig.
• Entfernung von Retimern in den Sender- und Empfängerpfaden.
• Hyperscaler sichern sich langfristige Foundry-Kapazitäten für die Siliziumproduktion von 102,4T.

Wettbewerbsanalyse: Die fünf führenden Anbieter auf dem Markt für integrierte Optiksysteme

1. NVIDIA ist mit seiner Spectrum-X Photonics-Plattform führend – dem ersten CPO-Ethernet-Switch, der vollständig für die Vera Rubin KI-Plattform in Serie gefertigt wird. Die Investition von 4 Milliarden US-Dollar in Coherent und Lumentum sorgt für eine 3,5-fach höhere Energieeffizienz und eine zehnfach höhere Ausfallsicherheit für KI-Fabriken.
2. Broadcom dominiert den Markt mit Bailly, dem branchenweit ersten in Serie gefertigten 51,2-Tbit/s-CPO-Ethernet-Switch, der nun auf 102,4 Tbit/s mit Davisson weiterentwickelt wird. Er erreicht eine 70%ige Reduzierung des Stromverbrauchs gegenüber steckbaren Switches und ist mit seinem offenen Ökosystem führender Anbieter von Switch-ASICs.
3. Ayar Labs ist die branchenweit erste bewährte CPO-Lösung für die KI-Skalierung und wird von NVIDIA und AMD mit einer Finanzierungsrunde der Serie E in Höhe von 500 Millionen US-Dollar unterstützt. Der TeraPHY™-Chiplet bietet 8 Tbit/s pro Chiplet bei 4- bis 8-facher Energieeffizienz und 10-fach geringerer Latenz als Kupfer.
4. Intel leistete im Jahr 2020 Pionierarbeit bei der CPO-Demonstration, indem es EMIB-Gehäuse nutzte, um Probleme mit der CoWoS-Ausbeute zu vermeiden, und dabei eine Steigerung der Energieeffizienz um fast 50 % erzielte, während es gleichzeitig das gesamte CPO-Ökosystem patentieren ließ.
5. Marvell bietet eine 3D SiPho Engine mit 6,4 Tbit/s an, die 25 Tbit/s für xPUs und 51 Tbit/s für Scale-Up-Switches ermöglicht und dabei die führende Position von Marvell im Bereich kundenspezifischer Siliziumtechnologie für KI-Beschleuniger nutzt.

Segmentanalyse des Marktes für Co-Packaged Optics

Nach Datenrate: Bis zu 800 Gbit/s festigt die unangefochtene Marktführerschaft mit einem Marktanteil von 58 %

Das Datenratensegment „Bis zu 800 Gbit/s“ wird 2026 mit einem Marktanteil von 58 % den Markt für Co-Packaged Optics dominieren. Treiber dieser Entwicklung sind die unmittelbaren Bandbreitenanforderungen der Rechenzentren der nächsten Generation. Anstatt aggressiv auf die noch jungen 1,6-Tbit/s- oder 3,2-Tbit/s-Architekturen zu setzen, konsolidieren sich die Betreiber der Branche stark im Bereich von 800 Gbit/s, da dies die optimale Kombination aus Leistung, Zuverlässigkeit und Kosteneffizienz pro Bit darstellt. 

Diese Vormachtstellung ist eng mit dem massenhaften Einsatz von 51,2T-Switch-ASICs verbunden, die nativ mit 800G-Optikmodulen kompatibel sind und so gravierende Engpässe bei der elektronischen Ein-/Ausgabe beseitigen. Durch die Standardisierung auf diese Datenrate haben Anbieter von Siliziumphotonik entscheidende Skaleneffekte erzielt und die Fertigungshürden überwunden, die die optische Integration mit hoher Dichte in der Vergangenheit behindert haben. Folglich verdrängen 800G-CPO-Lösungen zunehmend herkömmliche steckbare Transceiver und bieten einen pragmatischen Weg zur Skalierung der Netzwerkkapazität, ohne die strengen thermischen Grenzwerte moderner Serverracks zu überschreiten.

Wichtigste Kennzahlen im Markt für integrierte Optiksysteme:

• Synergie mit 51,2T-ASICs: Spiegelt perfekt die Radix-Anforderungen von Hochleistungs-Handelssilizium der aktuellen Generation wider und gewährleistet so eine nahtlose Integration in die Netzwerkarchitektur.
• Optimierter Stromverbrauch: Reduziert den Stromverbrauch in Picojoule pro Bit (pJ/Bit) drastisch und verlängert so die Lebensdauer von energiearmen Recheninfrastrukturen.
• Reife der Lieferkette: Vorteile aus stabilisierten Siliziumphotonik-Foundry-Prozessen, die zu höheren Produktionsausbeuten und niedrigeren Gesamtbetriebskosten (TCO) führen.
• Verdrängung steckbarer Transceiver: Dient als wichtigster kommerzieller Katalysator für die Migration weg von DSP-intensiven 800G-Steckeinheiten in dichten Top-of-Rack-Installationen.

Nach Integrationstyp: 2,5D-Verpackung behauptet Marktführerschaft mit einem überzeugenden Marktanteil von 52 %

Mit einem Marktanteil von 52 % prägt die 2,5D-Integration auch 2026 die Architektur von Co-Packaged-Optiken. Diese anhaltende Dominanz beruht auf ihrer einzigartigen Fähigkeit, die Lücke zwischen den Einschränkungen herkömmlicher Substrate und den komplexen thermischen Anforderungen echter heterogener 3D-Stapelung im Markt für Co-Packaged-Optiken zu schließen. Durch den Einsatz fortschrittlicher Silizium-Interposer zur Platzierung optischer Chiplets direkt neben dem Host-ASIC ermöglichen 2,5D-Konfigurationen eine beispiellose I/O-Dichte und mindern gleichzeitig effektiv die erheblichen Probleme der Wärmeableitung, die monolithische Designs plagen. 

Diese Methodik hat sich als De-facto-Standard für die Integration optischer Module etabliert, da sie unabhängige Tests von photonischen und elektronischen Chips vor der Endmontage ermöglicht und somit die Gesamtausbeute in der Fertigung steigert. Angesichts der steigenden Anforderungen von Hyperscalern an engere Verbindungen ohne Beeinträchtigung der Bauteillebensdauer bietet die 2,5D-Gehäusetechnologie derzeit die wirtschaftlichste, skalierbarste und risikoärmste Lösung im Markt für integrierte optische Komponenten der Halbleiterindustrie.

Wichtigste Indikatoren für die Hervorhebung:

• Known Good Die (KGD) Yield Rescue: Ermöglicht die Vorvalidierung optischer und elektrischer Chiplets vor der heterogenen Integration und reduziert so teure Gehäusefehler am Ende der Produktionslinie radikal.
• Überlegenes Wärmemanagement: Vermeidet die bei der direkten 3D-Stapelung auftretenden lokalen thermischen Hotspots durch die Förderung der seitlichen Wärmeableitung über den Interposer.
• Standardisierung des Foundry-Ökosystems: Nutzt hochentwickelte 2.5D-Fertigungsabläufe (wie z. B. TSMCs CoWoS) und gewährleistet so eine hohe kommerzielle Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit.
• Maximale Stranddichte: Verringert den Abstand der elektrischen Leiterbahnen zwischen DSP/ASIC und Optik drastisch und eliminiert so gut wie die Signalverschlechterung bei ultrahohen Frequenzen.

Anwendungsbereich: KI/ML-Netzwerke etablieren eine beispiellose Vormachtstellung mit einem Marktanteil von 65 % im Markt für integrierte Optiksysteme

Die Vernetzung von KI und maschinellem Lernen hat den CPO-Markt massiv verändert und wird voraussichtlich im Jahr 2026 einen überwältigenden Marktanteil von 65 % erreichen. Die explosive Skalierung von generativen KI-Modellen mit Billionen von Parametern hat die Grenzen traditioneller kupferbasierter Verbindungen grundlegend gesprengt und einen radikalen Wandel der Cluster-Topologien erforderlich gemacht. 

In diesen massiven, GPU-zentrierten Umgebungen führen Latenz- und Bandbreitenengpässe direkt zu ungenutzten Rechenzyklen und enormen finanziellen Verlusten. Integrierte Optiken lösen dieses kritische Problem, indem sie optische Netzwerke mit extrem niedriger Latenz und hoher Radix ermöglichen, die sich effizient über große KI-Servercluster erstrecken können. Durch die direkte Integration der optischen I/O-Komponenten neben den Switching- oder Rechenchips umgehen KI-Netzwerke die energieintensiven Retimer, die bei herkömmlichen steckbaren Architekturen erforderlich sind. 

Dieser tiefgreifende architektonische Paradigmenwechsel ermöglicht es Rechenzentrumsbetreibern, wertvolle Energiebudgets von der Netzwerkübertragung direkt zu den KI-Beschleunigern umzuleiten und so den Markt für integrierte optische Systeme als unverzichtbaren Wegbereiter zu etablieren.

Wichtigste Indikatoren für die Hervorhebung:

• GPU-zu-GPU-Fabric-Skalierung: Bietet die notwendige Backplane mit hoher Bandbreite und niedriger Latenz, die für die Koordination des synchronen Trainings über Zehntausende von Beschleunigern erforderlich ist.
• Latenzbeseitigung: Eliminiert den hohen Aufwand für die Vorwärtsfehlerkorrektur (FEC) herkömmlicher Pluggables und reduziert so die Latenz im Bereich der neuronalen Netzwerkoperationen drastisch.
• Umverteilung der Rechenleistung: Entlastet das Netzwerk von unnötigem Leistungsbedarf und stellt so wichtige Leistungsdichten im Rack exklusiv für leistungsstarke KI-Verarbeitungseinheiten zur Verfügung.
• Radix-Erweiterungsbereitschaft: Ermöglicht flachere, nicht-blockierende Netzwerktopologien, die für die Bewältigung des explosionsartigen Ost-West-Verkehrs, der durch Deep-Learning-Workloads entsteht, unerlässlich sind.

Aus Sicht der Endnutzer: Hyperscale- und Cloud-Anbieter dominieren den Markt mit 72 %

Hyperscale- und Cloud-Giganten bilden unbestritten das Rückgrat des Marktes für Co-Packaged Optics (CPO) und sind mit einem Marktanteil von 72 % die dominierenden Akteure. Der enorme Kapitalaufwand für die Entwicklung und den Einsatz von CPO-Technologien wird bis 2026 die frühe Massenanwendung effektiv auf diese Tier-1-Betreiber beschränken, die über die nötige Größe verfügen, um Investitionen in kundenspezifische Siliziumchips zu rechtfertigen. Während Hyperscaler ihre globale KI-Infrastruktur massiv ausbauen, stoßen sie gleichzeitig an die physikalischen Grenzen der Stromversorgung regionaler Rechenzentren. 

Folglich treiben diese Unternehmen die Entwicklung von CPO-Lösungen nicht nur aus Gründen der Geschwindigkeit voran, sondern auch als zwingende Nachhaltigkeitsstrategie, um den Stromverbrauch von Verbindungen um bis zu 30 % zu senken. Ihre tiefe vertikale Integration, die proprietäre Switch-ASICs und maßgeschneiderte Rechenzentrumsarchitekturen umfasst, ermöglicht es ihnen, traditionelle OEM-Lieferketten zu umgehen und die Standardisierung, Preisgestaltung und den Masseneinsatz von Rahmenwerken für den Markt für integrierte optische Komponenten (CPO) aggressiv zu diktieren.

Wichtigste Indikatoren für Prominenz:

• CapEx-Konzentration & Skaleneffekt: Nur Tier-1-Betreiber verfügen über die massiven Infrastrukturbudgets, die notwendig sind, um die anfänglichen Aufschläge heterogener Packaging-Technologien zu subventionieren.
• Aggressive ESG-Imperative: Nutzt die inhärente Energieeffizienz von CPO, um inmitten rasant steigender Stromanforderungen von Rechenzentren strenge Nachhaltigkeitsziele des Unternehmens zu erreichen.
• Custom Silicon Synergy: Ermöglicht die nahtlose Integration mit proprietären Netzwerkchips von Hyperscalern und fördert so hochoptimierte, geschlossene Hardware-Umgebungen.
• Disintermediation der Lieferkette: Verschafft Cloud-Anbietern die Möglichkeit, direkt mit Halbleiterherstellern und Pionieren optischer Systeme zusammenzuarbeiten und so die Markteinführungszeit für kundenspezifische Implementierungen zu beschleunigen.

Regionale Analyse des Marktes für Co-Packaged Optics

Nordamerika hält den größten Marktanteil

Nordamerika beherrscht 48 % des globalen Marktes für Co-Packaged Optics (CPO). Diese Dominanz beruht vor allem auf der aggressiven Einführung in Hyperscale-Rechenzentren. Die massive Verbreitung von KI-Infrastruktur, vorangetrieben von großen Cloud-Anbietern wie Amazon Web Services, Microsoft Azure, Google Cloud und Meta, hat eine akute Bandbreitenkrise ausgelöst. Da KI-Trainingscluster Bandbreiten von bis zu 100 Tbit/s pro Knoten anstreben, stoßen herkömmliche Kupferverbindungen an ihre Grenzen in Bezug auf Energieverbrauch und Latenz. Daher sind CPO-Technologien unerlässlich, um Energieverbrauch und Platzbedarf zu minimieren.

Die Vereinigten Staaten dominieren den regionalen Markt im Alleingang

Die Vereinigten Staaten sind der unangefochtene Marktführer in Nordamerika und decken rund 76,8 % des nordamerikanischen Marktes ab. Mit über 5.000 Rechenzentren im ganzen Land ist der Bedarf an schnellen und energieeffizienten optischen Verbindungen mit 400G-, 800G- und den aufkommenden 1,6T-Ethernet-Geschwindigkeiten so hoch wie nie zuvor. Hinzu kommt, dass hohe Investitionen in Forschung und Entwicklung von führenden Unternehmen aus dem Silicon Valley wie Broadcom, Intel und Cisco Systems die kontinuierliche kommerzielle Innovation in der Siliziumphotonik vorantreiben. 

Broadcoms 51,2-Tbps-CPO-Switch-ASICs und Ciscos Silicon-One-Plattformen unterstreichen eindrucksvoll die technologische Überlegenheit der Region. Darüber hinaus haben staatliche Initiativen wie der US CHIPS Act strategisch über 1,6 Milliarden US-Dollar in die Forschung im Bereich fortschrittlicher Packaging-Technologien investiert und Nordamerika damit als Haupttreiber der globalen Nachfrage nach CPO-Lösungen gefestigt.

Der asiatisch-pazifische Raum ist die am schnellsten wachsende Region

Nordamerika ist zwar führend, doch die Region Asien-Pazifik hat sich bis 2026 eindeutig als der am schnellsten wachsende Markt für Co-Packaged-Optics-Technologien herauskristallisiert. Diese Dynamik wird strategisch durch Vorgaben zur digitalen Transformation, den raschen Ausbau der 5G-Infrastruktur und aggressive Technologiekampagnen in vier wichtigen Ländern vorangetrieben: China, Indien, Japan und Indonesien.

China

China ist unbestreitbar führend in der strukturellen Nachfrage der Region. Dank der Initiative „Made in China 2025“ beherbergt das Land mittlerweile über 450 riesige Rechenzentren. Chinesische Großhersteller nutzen kosteneffiziente Produktion und vertikale Integration, um die Hardware-Lieferkette zu dominieren und so robuste, autonome Infrastrukturen für Hochleistungsrechner und lokale KI-Cluster zu gewährleisten.

Indien

Indien verzeichnet ein explosives Wachstum im Bereich Cloud Platform Operations (CPO), das direkt auf das nationale Ziel zurückzuführen ist, bis 2028 eine digitale Wirtschaft mit einem Volumen von einer Billion Dollar zu erreichen. Die weit verbreitete digitale Transformation des Landes und die wachsende Präferenz der Unternehmen für Cloud-Dienste erfordern verbesserte Netzwerkarchitekturen mit geringer Latenz, wodurch eine schnelle Einführung von CPO für die stark expandierende Telekommunikationsinfrastruktur Indiens unerlässlich ist.

Japan

Japan behauptet seine starke und eigenständige Technologieführerschaft durch die Differenzierung im Markt für integrierte Optiksysteme mittels hochwertiger, leistungsstarker Modulentwicklung. Japanische Unternehmen wie Sumitomo Electric und Fujitsu nehmen derzeit führende Positionen in den Bereichen kohärente Optik und ultraschnelle Rechenzentrumsanwendungen . Ihr Hauptaugenmerk liegt weiterhin auf der Maximierung der Bandbreitendichte und Energieeffizienz sowohl für wissenschaftliches Rechnen als auch für fortschrittliche 6G-Vorbereitungstechnologien.

Indonesien

Indonesien beschleunigt die Integration von Cloud-Protocol-Technologie (CPO), um seine boomende Digitalwirtschaft zu unterstützen. Angetrieben durch die steigende Verbreitung von Smartphones sowie die Nachfrage nach Cloud-Computing und IoT baut Indonesien seine lokalen Rechenzentrumskapazitäten massiv aus und investiert stark in integrierte optische Technologien, um seine inländische Konnektivität zukunftssicher zu gestalten.

Die 5 wichtigsten aktuellen Entwicklungen auf dem Markt für integrierte Optiken

1. GlobalFoundries – SCALE CPO optisches Modul (Mai 2026)
   GF stellte seine SCALE Silizium-Photonik CPO Lichtmaschinenplattform vor, die als erstes Optical Compute Interconnect MSA-fähiges Modul positioniert ist, die OCI MSA-Spezifikationen für KI Scale-up-Verbindungen übertrifft und 8λ/16λ bidirektionales DWDM auf seiner Plattform demonstriert.
2. Coherent – ​​Multi-Technologie-CPO-Demonstrationen auf der OFC 2026 (März 2026)
   Coherent kündigte mehrere CPO- Demonstrationen an, darunter einen 6,4T (32×200G) Siliziumphotonik-Sockel-CPO, einen Multimode-VCSEL-basierten CPO und ein 400G-pro-Spur-InP-Modulator-Array.
3. Ayar Labs tritt dem NVIDIA NVLink™ Fusion-Ökosystem bei (2. Juni 2026)

Ayar Labs gab bekannt, dass seine CPO-Produkte nun optisch und elektrisch mit der NVLink Fusion-Plattform von NVIDIA und somit eine KI-Infrastruktur im Rack-Maßstab mit optischer Konnektivität hoher Bandbreite und niedriger Latenz ermöglichen.

1. Ayar Labs schließt Finanzierungsrunde der Serie E über 500 Millionen US-Dollar ab (3. März 2026) 

Der CPO-Marktführer sammelte 500 Millionen US-Dollar (unter der Führung von Neuberger Berman, mit Beteiligung von NVIDIA, AMD und MediaTek), um die Produktions- und Testkapazitäten in großem Umfang auszubauen. Damit erhöht sich die Gesamtfinanzierung auf 870 Millionen US-Dollar bei einer Unternehmensbewertung von 3,75 Milliarden US-Dollar.

Führende Unternehmen im Markt für Co-Packaged Optics

• Cisco-Systeme
• Intel Corporation
• Broadcom Inc.
• NVIDIA Corporation
• Mellanox Technologies
• Marvell Technology Group
• Inphi Corporation
• Fujitsu Limited
• Samsung Electronics
• Weitere prominente Spieler

Marktsegmentierungsübersicht

Nach Komponente

• Optische
  • Optische Motoren
  • Photonische ICs
  • Externe Laser
• Elektronische ICs
• Montage & Verpackung

Nach Datenrate

• Bis zu 800 G
• 1,6 Tonnen
• 3,2 t und mehr

Nach Integrationstyp

• 2D
• 2,5D
• 3D

Durch Bewerbung

• KI/ML-Netzwerke
• Umschalten
• Disaggregierte Verbindung

Vom Endbenutzer

• Hyperscale & Cloud
• Telekommunikation
• HPC/Forschung

Nach Region

• Nordamerika
  • Die USA.
  • Kanada
  • Mexiko
• Europa
  • Westeuropa
    • Großbritannien
    • Deutschland
    • Frankreich
    • Italien
    • Spanien
    • Übriges Westeuropa
  • Osteuropa
    • Polen
    • Russland
    • Übriges Osteuropa
• Asien-Pazifik
  • China
  • Indien
  • Japan
  • Australien und Neuseeland
  • Südkorea
  • ASEAN
  • Übriges Asien-Pazifik
• Naher Osten und Afrika (MEA)
  • Saudi-Arabien
  • Südafrika
  • VAE
  • Rest von MEA
• Südamerika
  • Argentinien
  • Brasilien
  • Restliches Südamerika