- CPO是什麼?和傳統光模組差在哪?
- CPO、矽光子、LPO、NPO有什麼不同?
- CPO發展進程:從標準制定到小量出貨,目前走到哪一步?
- CPO現在量產了嗎?最新進度看這裡
- 為什麼AI資料中心需要CPO?
- 台灣CPO供應鏈有哪些?CPO概念股一次看
- CPO有哪些風險?時程會延後嗎?
- CPO常見問題 FAQ
CPO是什麼?和傳統光模組差在哪?
CPO(Co-Packaged Optics,共同封裝光學或共封裝光學元件),以矽光子技術把原本插在交換器面板上的光收發模組,改為與ASIC晶片封裝在同一基板上,形成模組與晶片的共同封裝,進而取代傳統的光收發模組,讓光引擎更加地靠近CPU/GPU,縮短電的傳輸路徑,減少傳輸耗損和訊號的延遲,主要用來解決AI資料中心的耗電與傳輸瓶頸。
根據工研院資料,相同時間下資料量傳輸可提升8倍、算力增加30倍以上、功耗節省50%以上。
傳統的光收發模組外型類似USB的介面,可插拔光模組(Pluggable Optical Transceiver Module)是安裝在交換器、網路卡等設備連接埠上的獨立收發模組。模組一端連接設備內部的電訊號介面,另一端連接光纖,負責在電訊號與光訊號之間轉換。
而在插拔式的模組電訊號進入交換器以前,必須要走一段電的傳輸路徑,這段路徑除了產生熱以外,也會有訊號衰退的問題,因此,需要更精密的電路設計與訊號處理。
| 項目 | 插拔式光收發模組(Optical Transceiver) | 共同封裝光學(CPO) |
|---|---|---|
| 光學位置 | 交換器面板,可抽換 | 與交換器晶片同封裝 |
| 優勢 | 維修彈性高、供應鏈成熟 | 省電、低延遲、高頻寬密度 |
| 挑戰 | 速率愈高,耗電與散熱愈吃重 | 良率、熱管理、維修困難 |
| 現況 | 800G為主流,1.6T加速準備 | 小量出貨,2027~2028年放量預期 |
CPO、矽光子、LPO、NPO有什麼不同?
矽光子(Silicon Photonics)就是把原本靠「電」跑的訊號改成靠「光」跑,並且直接做進矽晶片裡;矽晶圓本身折射率約3.5,能當「光波導」傳導光,再整合調變器、光偵測器等光子元件。
CPO(Co-Packaged Optics,簡稱CPO)則是把光引擎直接搬進交換器晶片旁邊的封裝架構。好處有四個:體積更小、功耗更低、速度更快,而且因為沿用成熟的矽半導體製程,成本相對可控。CPO可以採用矽光子做的光引擎,兩者是搭配關係。
矽光子是技術平台,CPO是封裝架構。矽光子用半導體製程在矽晶圓上製作光學元件;CPO則決定這些光學元件「放在哪裡」,也就是與交換器晶片同封裝。LPO(Linear Pluggable Optics,線性可插拔光學模組)、NPO(Near-Packaged Optics,近封裝光學)則是另外兩種折衷路線。
| 名詞 | 全名/中文 | 一句話說明 | 與CPO的關係 |
|---|---|---|---|
| 矽光子 | Silicon Photonics | 以矽晶圓製程製作光學元件的技術平台 | CPO的核心技術基礎之一,也可用於可插拔模組 |
| CPO | Co-Packaged Optics/共同封裝光學 | 光引擎與交換器ASIC封裝在同一基板 | - |
| 可插拔光模組 | Pluggable Optics | 插在交換器面板、可抽換的光收發模組 | 現行主流,CPO的比較對象 |
| LPO | Linear-drive Pluggable Optics/線性可插拔光學模組 | 仍是可插拔,但移除模組內的DSP,由交換器晶片直接驅動以降耗 | 屬可插拔路線的省電改良,不是CPO;LPO MSA已完成每通道100G規格,輝達、博通為創始成員 |
| NPO | Near-Packaged Optics/近封裝光學 | 光學元件靠近交換器ASIC,但不與ASIC共封裝 | OIF框架文件同時涵蓋共封裝與近封裝兩種架構;業界多視為過渡方案,OIF人員也曾表示兩詞並存易混淆 |
| 光引擎(OE) | Optical Engine | 負責電光轉換的光學核心,含調變器與受光元件;雷射可內建或外置(輝達採外部光源ELS) | CPO最主要的良率與供給瓶頸(TrendForce) |
| PIC/EIC | 光子積體電路/電子積體電路 | PIC處理光訊號,EIC處理電訊號 | 光引擎的兩大晶片組成;台積電COUPE以SoIC-X把EIC堆疊在PIC上 |
| COUPE | Compact Universal Photonic Engine | 台積電的矽光子整合平台,結合PIC、EIC與先進封裝 | 輝達Spectrum-X CPO採用(TrendForce);博通採用為媒體報導 |
| FAU | Fiber Array Unit/光纖陣列單元 | 把光纖陣列精準對位並耦合到光子晶片的元件 | 台積電技術論文提出整合式FAU(iFAU);輝達CPO亦以光纖陣列連接外部光源與光引擎(媒體報導) |
| 資料來源:OIF Co-Packaging Framework Document、NVIDIA Developer Blog(CPO平台)、LPO MSA(Lightwave)、天下雜誌資料整理 | |||
簡言之,矽光子是「材料與製程」,CPO、NPO、LPO是「光學元件放哪裡、怎麼連」的不同選擇,光引擎、COUPE、FAU則是CPO供應鏈中的零組件與平台。
CPO發展進程:從標準制定到小量出貨,目前走到哪一步?
用光取代銅線、把矽光子晶片與光傳輸元件共同封裝的CPO,是近2年市場熱議關鍵字。CPO從標準制定到商用至少花了4年時間,目前處於「小量出貨、驗證擴產」階段,尚未進入大規模量產,以下為關鍵發展進程整理。
| 時間 | 關鍵事件 |
|---|---|
| 2022年 | OIF(光互連論壇)在2022年第一季(具體為 2022 年 2 月 3 日)正式發布了首個共同封裝框架文件(Co-Packaging Framework Document)。 |
| 2023年4月 | OIF發布首個共封裝規格:3.2T Co-Packaged Module實作協議,對應51.2T交換器 |
| 2024年4月 | 台積電公布COUPE,規劃三階段:先做OSFP可插拔光引擎,再整合進CoWoS做CPO,後續目標12.8Tbps;也公布矽光子產業聯盟成員名單。 |
| 2025年3月 | 輝達發表Quantum-X Photonics與Spectrum-X Photonics CPO交換器,採台積電COUPE與外部光源設計 |
| 2026年上半年 | 產業趨勢研究所稱2026為「CPO商轉元年」;InfiniBand版Quantum-X已有客戶取得早期樣品 |
| 2026年6月 | SemiAnalysis報告認為大規模量產可能延至2028~2029年,引發族群修正 |
| 2026年7月27日 | TrendForce指稱,輝達、博通CPO交換器開始小量出貨,光引擎良率、先進封裝等仍為瓶頸 |
| 2026年10月 | 大立光、矽格等台廠法說揭露CPO相關認證與布局,目標落在2027年 |
| 2027~2029年 | 外界預估,預期進入較大規模放量期 |
CPO現在量產了嗎?最新進度看這裡
根據智璞產業趨勢研究所執行副總林偉智說法,2026年可視為CPO「商轉元年」,大規模放量時間點,預估落在2028年。他預期,2026年底1.6T CPO開始少量出貨,2027年進入3.2T系統驗證期,到了2028~2029年,隨400G/lane成為需求重心,傳統可插拔式光模組遭遇更明顯的功耗限制,CPO才會迎來量產成長期。
現階段已進入小量出貨,但尚未全面放量。TrendForce於2026年7月27日指出,輝達新一代Spectrum-X CPO交換器已交付部分合作夥伴,由輝達與台積電合作開發,採COUPE先進封裝,處理能力達400 Tb/s;博通51.2T Bailly則由台達電、Micas Networks協助導入量產,Meta等業者已完成部署驗證。
TrendForce預期,2027年將是CPO測試架構與設備投資方向收斂的關鍵年,2028年則是能否進入大規模量產的驗證期。
為什麼AI資料中心需要CPO?
AI資料中心之所以需要CPO技術,核心原因在於傳統的「電訊號傳輸」已無法追上生成式AI的運算擴張速度。 當大型AI叢集的資料量暴增,傳統架構正面臨頻寬極限、功耗失控與散熱瓶頸,而CPO被視為解決這些痛點的「救命稻草」。
以下是AI資料中心非引進CPO不可的三大關鍵原因:
1.打破傳輸距離與訊號衰減瓶頸(傳輸牆)
傳統由銅線構成的電路在傳輸高速訊號時,會因為距離而產生嚴重的訊號衰減。CPO直接將光學引擎與運算晶片(如 GPU、ASIC)封裝在同一個基板上,將傳輸距離從公分級縮短到毫米級,徹底解決資料塞車的難題。
2.打破功耗與散熱瓶頸(功耗牆)
大型AI資料中心的電力消耗已逼近機櫃設計極限。如果繼續使用傳統的可插拔光模組,為了在更高速率下驅動電路,晶片會產生極大的熱能與電力浪費。導入CPO架構後,能省去長距離的電氣驅動電路,可降低40%至50%的電力消耗。
3.打破空間與頻寬密度瓶頸(速度牆)
目前AI資料中心頻寬正從800G往1.6T甚至3.2T網路架構邁進。傳統的可插拔模組物理上已完全無法支持所需的散熱與面板空間密度。CPO的高密度封裝能在極小空間內配置更多光學通道,是目前被視為最關鍵且不可或缺的終極解決方案。
台灣CPO供應鏈有哪些?CPO概念股一次看
台灣擁有全球最完整的半導體與光通訊產業鏈,從晶圓代工、先進封裝、矽光子 IP、光學元件到交換器系統組裝,已形成強大的CPO生態系。以下為2026年台灣完整概念股名單,依據產業鏈上下游與製程分工完整分類:
| 產業鏈位置 | 核心分工環節 | 代表台廠(股票代號) |
|---|---|---|
| 上游 | 磊晶片與外部光源 | 聯亞 (3081) 全新 (2455) 穩懋 (3105) 英特磊 IET-KY (4971) |
| 光電KGD晶粒 | 環宇-KY (4991) | |
| 中游 | 晶圓代工與先進封裝 | 台積電 (2330) 日月光投控 (3711) 訊芯-KY (6451) 聯鈞 (3450) |
| 光耦合與光纖連接 | 上詮 (3363) 連訊 (6820) |
|
| 精密光學零組件 | 大立光 (3008) | |
| 光通訊模組與元件 | 波若威 (3163) 光聖 (6442) 華星光 (4979) 眾達-KY (4977) 前鼎 (4908) |
|
| 下游 | 網路交換器與系統 | 智邦 (2345) 鴻海 (2317) |
| 晶圓測試與材料分析 | 旺矽 (6223) 穎崴 (6515) 汎銓 (6830) |
CPO有哪些風險?時程會延後嗎?
目前CPO量產時程確實已經延後。根據SemiAnalysis與摩根士丹利在2026年6月的最新評估報告,原本市場樂觀預期2026–2027年就能迎來爆發期,但受限於技術與成本,大規模量產時程已普遍修訂並推遲至2028–2029年。其主要面臨風險與挑戰如下:
1.封裝良率與量產瓶頸
CPO需要將晶片與光學元件高度整合,在大規模量產時對於光學對準(Optical Alignment)的精度要求極高。目前光引擎的封裝良率仍面臨巨大挑戰,只要其中一環不穩就可能拖慢整體量產進度。
2.散熱與熱管理問題
將光學元件與發熱量極大的ASIC或GPU共同封裝,會使晶片核心的散熱壓力劇增。傳統架構可單獨更換損壞模組,但CPO架構下一旦散熱不良導致光學晶片熱衰竭,可能需要更換整張昂貴的主機板,讓雲端服務商(CSP)顧慮重重。
3.先進封裝產能限制
CPO的量產高度依賴高階 ASIC 整合以及如台積電CoWoS類的先進封裝技術。在當前先進封裝產能本就吃緊的情況下,產能分配也成了限制CPO放量的瓶頸之一。
4.商業化經濟性不足
雖然CPO技術能大幅降低功耗與用電量,但目前生產成本過高,其帶來的效益還不足以支撐雲端服務商(CSP)進行大規模部署的商業邏輯。
CPO常見問題 FAQ
天下總主筆陳良榕專欄。半導體狂熱、科技巨頭謀略的最犀利解讀
看懂科技大勢,獨家解讀
請查看您的信箱,我們將寄送驗證信給您,確保未來信件會送到您的信箱