AI 驅動光通訊發展，CPO 技術解析
GB200 因散熱問題導致出貨延期頻頻發生，部分系統廠商亦反映，因機架內部銅纜連接太複雜，大幅增加液冷管線規劃與組裝難度，使銅纜與光通技術的資料中心應用競爭問題再度成為焦點。
綜觀資料中心傳輸架構通常可分為短距離（<100公尺）與中長距離（500~2,000公尺）兩大場景。中長距離傳輸主要靠光收發模組，短距離傳輸仍為銅纜。CPO快速發展，資料中心應用前景備受期待，尤其CPO能否取代銅纜成為短距離傳輸主技術，成為市場討論熱點。
TrendForce最新《Co-Packaged Optics技術在資料中心的發展路徑與技術解析》報告提到，CPO初期滲透方向更可集中中長距離Frontend網路傳輸場景，這是因為中長距離場景普遍使用光通訊技術，具較高替代性。從光收發模組全面過渡到CPO仍需一兩年，因初期CPO交換器成本顯著高於光收發模組版，需隨學習曲線成熟逐漸降低成本，才能慢慢進入市場。
短距離傳輸場景因銅纜高性價比，短期仍保持主導地位。銅纜性能足以滿足短距離傳輸需求，且成本顯著低於CPO，故光通訊要完全取代銅纜可能還需幾年時間。此觀點與NVIDIA執行長黃仁勳近期表態相符，銅纜短距離場景仍廣泛使用，光通訊全面替代尚需時間。
▲ CPO解決方案與矽光子晶片架構示意。（Source：拓墣產業研究院整理，2025.3）
若從CPO製程看，晶圓廠負責光子積體電路（Photonic Integrated Circuit，PIC）與電子積體電路（Electronic Integrated Circuit，EIC）晶圓代工，採混合鍵合（Hybrid Bonding）以3D封裝整合成光引擎（Optical Engine，OE）。OE後交給光纖陣列單元（Fiber Array Unit，FAU）組裝廠做OE與FAU高精度組裝。
完成FAU組裝後，產品再送至OSAT廠，將OE封裝到矽中介層上。接著台積電會利用CoWoS將OE與交換器晶片以2.5D封裝，再來就是半導體檢測。完成檢測的模組交給系統組裝廠整機組裝，出廠完整的CPO交換器。
關鍵技術除了晶片設計、晶圓代工與測試，首先就是FAU，FAU是CPO不可或缺的核心組件，主要功能為將MPO光纖跳線精準對準PIC，使光學訊號高效耦合。然FAU製程有多項挑戰，包含高精度對準、固定穩定性要求等。
其次光源選型，CPO目前普遍採外部雷射，光源種類的連續波雷射（Continuous Wave Laser，CW Laser）為主流選擇。因CW Laser較EML性價比更高，不僅能穩定高功率輸出，成本也更具競爭力。相關供應鏈層，台灣光源供應商如聯亞和華星光，外部雷射技術與產品研發都具競爭力。
以CPO PIC設計領導廠商概述市場發展，交換器晶片架構分成兩種：乙太網和NVIDIA主導的InfiniBand。資料中心架構，Frontend Network通常採乙太網，Backend Network以InfiniBand為主。從市占率看，乙太網交換器晶片市場由博通和Marvell主導，InfiniBand晶片市場全由NVIDIA壟斷。
CPO商業化時，博通處於領先地位，2024年推出Tomahawk 5 Bailly 51.2Tbps CPO乙太網交換器，整合八個6.4Tbps的OE，實現單埠功耗低於5pJ/bit表現。雖然此產品為CPO市場打開大門，但技術成熟度與高成本問題，採用率仍待提升。
NVIDIA則定今年量產Quantum 3400 X800 CPO Infiniband交換器，支援115.2Tbps總交換容量，整合36個3.2Tbps的OE和4顆28.8T交換器晶片。儘管性能表現出色，但短期因成本挑戰，採用率同樣有限。
儘管CPO仍在發展初期，但有資料中心完全取代銅纜與光收發模組的潛力，核心製程包括晶片代工、OE封裝及FAU技術，都是台灣供應鏈優勢之處，CPO更發展與商用化後，供應鏈表現與變化值得關注。
（首圖來源：輝達）