2026 年將是 CPO 元年？NVIDIA、博通矽光子對決，決勝點關鍵在台積 COUPE
隨著資料中心、人工智慧（AI）、高效能運算（HPC）及高速通訊需求持續攀升，矽光子（Silicon Photonics）技術正逐漸成為半導體與光通訊領域的關鍵焦點。除了積極推出矽光子解決方案的 NVIDIA 和博通備受關注之外，同為 IC 設計大廠的 Marvell 宣布併購專注矽光子技術的半導體新創商 Celestial AI 新動作，再度讓市場目光重回矽光子技術發展。
NVIDIA 3 月在GTC 技術大會上發表NVIDIA Spectrum-X 與NVIDIA Quantum-X 矽光子網路交換器，突破銅線傳輸的瓶頸，滿足AI 工廠跨地點連接數百萬GPU 的需求。從規格角度來看，Spectrum-X 採用200G/lane SerDes，提供高達409.6 Tb/s 的頻寬，單機最多支援512 個800G 埠口。與傳統架構相比，Spectrum-X 能讓資料中心達到三倍多能效提升、十倍系統韌性。在功耗方面，單埠功耗從約30W 顯著降低至9W。目前這款產品已經獲得雲端巨擘Meta 及甲骨文兩大巨頭採用。
Quantum-X 則針對InfiniBand 網路的新世代交換平台，採用144 個800 Gb/s InfiniBand 連接埠，並透過200 Gb/s SerDes 技術實現高效數據傳輸。與前代網路解決方案相比，Quantum-X 可將效能提升一倍，並將AI 運算的擴展性提高五倍，使其能夠應對高強度工作負載，並支援構建更大規模的AI 叢集。
隨著時序來到下半年，NVIDIA 也展示首款共同封裝光學（CPO）矽光子交換器Spectrum-X。該產品將光學元件直接整合在交換器ASIC 封裝旁，透過縮短訊號路徑降低功耗與延遲，並提升可靠性。值得注意的是，目前兩款平台都採用台積電COUPE 光引擎技術。
博通CPO 乙太網路交換器已開始供貨，同步開發第四代CPO 解決方案
做為NVIDIA 在AI 擴展的強力競爭者，博通也於十月宣布業界首款整合CPO 技術的102.4-Tbps 乙太網路交換器Tomahawk 6-Davisson，並以單晶元102.4 Tbps 的交換容量創下業界紀錄，是現有乙太網交換器頻寬的兩倍。同時，博通也力拚將新品出貨時間從兩年縮短至一年，力圖穩定在乙太網路架構9 成市占率。
博通光學系統部門副總裁暨總經理 Near Margalit 指出，TH6-Davisson是博通第三代 CPO 乙太網路交換器，代表著AI 基礎建設的重大進程。設計這個平台是為了透過滿足光學互連的三個要求來擴展大型AI 叢集。
最新推出的TH6-Davisson 同樣採用台積電COUPE，以及先進基板級多晶片封裝（chiplets），使光學互連功耗較傳統模組降低70%，能源效率提升 3.5 倍。
從規格來看，TH6-Davisson 運行在每通道 200 Gbps的速度，將博通第二代 TH5-Bailly CPO 解決方案的線路速率和總頻寬增加了一倍。TH6-Davisson 專為互通性設計，可與基於 DR（Direct-Detect）的收發器，以及運行在每通道 200 Gbps 的 LPO（Linear Pluggable Optics）和 CPO 光學互連進行無縫互連，確保與最先進的 NICs、XPU 和光纖交換器之間連接，使下一代 AI 和雲端叢集順利擴展。
同時博通也正開發其第四代CPO 解決方案。新一代解決方案的每通道頻寬將增加一倍至400 Gbps，並實現更高水準的能源效率。
綜合兩家公司布局，2026 年CPO 交換器的量產將正式揭開序幕，預示CPO 商業化的時機正式來臨。其中，最關鍵的技術便在台積電身上。
台積電COUPE 矽光子平台三階段路線圖曝光
台積電COUPE 平台結合6 奈米的電子積體電路（EIC）及65 奈米的光子積體電路（PIC），並採用SoIC-X 封裝技術。台積電表示，SoIC-X 的互連阻抗非常低，使得COUPE 在功耗效率上具有優勢。
目前COUPE 發展軌跡可分為三個主要階段。
第一代，台積電首款矽光子產品是針對OSFP 連接器（Octal Small Form Factor Pluggable）的光學引擎，資料傳輸速率達1.6 Tbps，是目前頂級銅製乙太網解決方案的兩倍。這個初始版本不僅提供更高的頻寬，還提升能源效率，解決現代資料中心的兩大核心需求。
第二代矽光子技術將COUPE 整合進CoWoS 封裝，並採用與交換器共封裝的光學模組。這將實現主板層級的光學互連，速度可達6.4 Tbps。
第三代目標傳輸速率可達12.8 Tbps，並設計用於整合至處理器封裝中。目前此版本仍處於探索階段，尚未確定推出時間。台積電表示，仍在研究進一步降低功耗與延遲的方法。
根據今週刊報導，台積電也回覆「第一代矽光子引擎（COUPE）開發進展順利，採用自家的SoIC 晶片堆疊技術，將電子IC與光子IC堆疊在一起，創造出具有低訊號耗損、低功耗和小尺寸的光學引擎」。
天風國際分析師郭明錤指出，COUPE 第一代已開發完成並開始量產驗證，預計第二代量產驗證將自2026 年上半年開始。另從他分享的路線圖來看，第一代從2024 年第四季開始送樣、目前處於驗證中，明年下半年將開始量產；第二代則於明年上半年確定規格和送樣，2026 上半年至2027 下半年進行量產驗證，到2027 第四季至2028 第一季開始量產。
郭明錤也表示，第二代與第一代的關鍵差異在於效能升級、提升光耦合效率與改善量產性，COUPE是台積電目前新興技術中最受重視者，此趨勢光憑這點，能見度就足可看到數年後。
（首圖來源：pixabay）