綜觀資料中心內部傳輸架構可分為短距離( < 100公尺)與中長 距離(500公尺∼2公里)兩大場景。其中,中長距主要依賴光收發模 組,而短距傳輸仍以銅纜為主。隨CPO快速發展,其在資料中心內的 應用前景備受期待,尤其CPO是否能取代銅纜成為短距傳輸的主導技 術,已成為市場討論熱點。
TrendForce在《Co-Packaged Optics技術在資料中心的發展路徑與 技術解析》報告中提到,CPO初期滲透方向可能集中於中長距的Fron tend網路傳輸場景,這是因為中長距已普遍使用光通訊,具備較高替 代性。從光收發模組全面過渡CPO仍需1∼2年時間,初期CPO交換器成 本顯著高於光收發模組,需隨學習曲線的成熟來降低成本,才能逐步 進入市場。
短距傳輸也因銅纜成本低於CPO,因此光通訊要完全取代銅纜尚需 數年時間。而此觀點與NVIDIA執行長黃仁勳的近期表態相符。
若從CPO製程來看,晶圓廠負責光子積體電路(Photonic Integra ted Circuit, PIC)與電子積體電路(Electronic Integrated Cir cuit, EIC)的晶圓代工,並採用 Hybrid Bonding技術,進行3D封裝 以整合成光引擎(Optical Engine, OE)。這些OE隨後交付至光纖陣 列單元(Fiber Array Unit, FAU)組裝廠進行OE與FAU的高精度組裝 。
之後再被送至OSAT廠,將OE封裝到矽中介層上。接著台積電利用C oWoS技術將OE與交換器晶片通過2.5D封裝,再進行後續檢測。最終, 完成測試模組交付至系統廠組裝整機,形成完整的CPO交換器。
除設計、代工與測試外,首先關鍵就是FAU,FAU將MPO光纖跳線精 準對準到PIC上,從而實現光訊號高效耦合。而FAU製程存在多項挑戰 ,包含高精度對準、固定穩定性要求等。
其次光源選型方面,CPO普遍採用外部雷射,而就光源種類而言, 連續波雷射(Continuous Wave Laser, CW Laser)已成為主流。其 原因在於CW Laser相較於EML具備更高性價比,在供應鏈層面,台系 光源供應商,如聯亞和華星光,在外部雷射的技術與產品研發中具備 競爭力。
目前交換器晶片架構主要分為兩種類型:乙太網和NVIDIA主導的I nfiniband。在資料中心內部架構中,Frontend Network通常採用乙 太網技術,而 Backend Network則以Infiniband為主。從市場占有率 來看,乙太網交換器晶片市場由Broadcom和Marvell主導,Infiniba nd晶片市場完全由NVIDIA壟斷。
CPO商業化進程中,Broadcom處於領先地位,該公司2024年推出To mahawk 5 Bailly 51.2 Tbps CPO乙太網交換器,整合8個6.4Tbps的 OE,實現了單埠功耗低於5 pJ/bit的表現。但因技術成熟度與高成本 ,市場採用率仍待提升。
NVIDIA擬於2025年量產Quantum 3400 X800 CPO Infiniband交換器 ,該產品支持115.2 Tbps的總交換容量,內部整合36個3.2 Tbps的O E和四顆28.8T的交換器晶片。但預計短期內因成本挑戰,市場採用率 同樣有限。
目前CPO仍在發展初期,其具備資料中心內完全取代銅纜與光收發 模組的潛力,而其核心製程包括晶片代工、OE封裝及FAU技術的部分 ,也是台灣供應鏈具備優勢之處,未來隨CPO發展與商用,供應鏈表 現值得關注。
<摘錄工商>