三大擴展架構 驅動光通訊模組需求
輝達（NVIDIA）指出，隨著 AI 計算需求急速膨脹，單一資料中心在電力與容量上已逐漸逼近極限。過去業界主要透過垂直擴展與水平擴展來提升效能，但當 AI 規模擴張至跨越城市、國家甚至洲際時，現有乙太網路架構的延遲與抖動，已成為進一步擴展的瓶頸。
根據 NVIDIA 公布的未來三年藍圖，提出三大擴展架構以應對：
垂直擴展（scale-up）：同一機櫃內的高速互連，延遲要求極低，以銅線傳輸為主，避免光電轉換耗損。
水平擴展（scale-out）：跨多機櫃平行運算，需仰賴光通訊模組解決大規模數據吞吐。
跨區域擴展（scale-across）：跨資料中心甚至跨國連接，傳輸距離動輒數公里以上。未來藉由 NVLink Fusion 平台與 Spectrum-XGS 矽光子交換器，將資料中心串聯成兆級 AI 超級工廠。
劉景民補充，產業在推進矽光子與 CPO 的策略上雖然各有不同，但這並不會阻礙整體發展。差異主要來自於系統架構選擇：有的著重於 scale-up，有的偏向 scale-out，甚至還有 hybrid 模式。由於各家公司先天架構與核心能力不同，因此策略有所差異，但一致的共識是「光」將成為未來發展的必然路徑。
嵌入式光學互連 推進高效能架構
嵌入式光學互連（I/O）近年逐漸成為市場焦點，根據 Counterpoint Research 的《矽光子與 CPO 報告》， OBO（On-Board Optics）、NPO（Near Package Optics）與CPO（Co-Packaged Optics）等整合式光學模組正快速成長，預計至 2033 年出貨量將以 50% 的年複合成長率持續攀升。自 2027 年起，隨著 NPO 與 CPO 的廣泛導入，整合式光學模組營收可望實現三位數的年增幅，出貨占比也將達雙位數。進一步到 2033 年，超過一半的營收與出貨量將來自嵌入式半導體光學 I/O 解決方案，象徵主流化時代即將到來。
相較於 2016 年以來廣泛使用的插拔式光模組，OBO、NPO、CPO 等整合式方案能顯著提升頻寬並降低功耗，尤其適合 AI 運算場景，支援高密度與高頻寬的叢集連接架構。CPO 作為嵌入式光傳輸的進階應用，將光學與電子元件整合同封裝，具備三大優勢：第一，提供極高速、低延遲的光傳輸；第二，大幅降低功耗，協助資料中心節能；第三，支援高密度叢集架構，推動 AI 超級運算規模化。
Counterpoint Research 進一步指出，隨著技術從 OBO、NPO 演進到 CPO，整體效能可望實現 高達 80 倍的跨世代躍升。目前 NVIDIA、Intel、Marvell 與 Broadcom 均積極投入此領域，雖然導入過程仍是漸進式，但其潛力已備受矚目。
相關新聞：矽光子突圍01｜光進銅退成趨勢 台灣AI十大建設＋產業聯盟雙引擎發動
相關新聞：矽光子突圍03｜AI資料中心升級兩大挑戰 台灣供應鏈助攻成「夢想實現之地」
相關新聞：矽光子突圍04｜下個AI造王者？博通、輝達衝刺CPO 台積電帶動台廠卡位商機
三階段演進：從OBO到CPO
劉景民補充說明，光通訊正逐步取代銅線，並希望光學模組能盡可能靠近處理器（XPU）。在伺服器應用中，OBO 適合放在進入機房的初始位置；NPO 則進一步推進到機板層級；CPO 則直接與 XPU 整合同封裝。OBO 與 NPO 已有產品商用，但業界更傾向以 CPO 作為終極目標。隨著 800G 邁向 1.6T 的需求逼近極限，矽光子被視為降低功耗與延遲的必然解方。他預期，CPO 的真正商用要到 2027 年才會成熟。
技術瓶頸與台灣廠商機會
隨著矽光子與 CPO 進入先進封裝層級，整合難度急遽上升。劉景民指出，當元件進入半導體封裝時，精度需達次微米，一點偏差就可能導致能效損失；同時，若光子積體電路（PIC）帶缺陷進入封裝，報廢成本極高，因此檢測流程必須前移，涵蓋晶圓、晶粒及 IC 整合的多階段測試。
他將矽光子產業鏈劃分為四個環節：傳送（雷射）、接收（PD 光二極體）、光學（波導、FAU 等）與訊號處理。台灣在磷化銦（InP）晶圓代工、光模組與 ASIC 發展上具備能量，如聯亞、波若威、華星光、台積電等公司可望受惠。雖然全球模組龍頭仍在中國，但隨著平台轉向半導體封裝，台灣的製程與整合優勢有望成為突破口。
應用驅動：AI伺服器與節能需求
AI 伺服器是矽光子與 CPO 最核心的應用場景。劉景民指出，資料中心最大的挑戰就是功耗與散熱，即便 CPO 成本高昂，只要能解決能效問題，市場仍會採用。未來應用不僅限於伺服器，凡是需要降低功耗、提升頻寬的環境皆可能導入。能源效率也將成為技術演進的主軸：一方面以光取代電，減少傳輸損耗與散熱壓力；另一方面透過高壓供電降低能耗。從算力到高速傳輸，再到能源管理，矽光子正逐漸成為支撐 AI 基礎建設的核心技術。
點擊閱讀下一則新聞
