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（中央社记者 赵敏雅 台北25日电）人工智能（AI）快速发展，图形处理器（GPU）不只要算得更快，彼此之间也必须交换大量数据，一旦数据来不及送达，再强的GPU也只能空转。随着数据传输需求暴增，硅光子、光互连成为焦点，特别是正进入量产的共同封装光学（CPO），被视为突破传输瓶颈的解方，已是科技巨擘竞逐的战场。

这场技术竞赛迈入实战，辉达（NVIDIA）搭载CPO技术的Spectrum-X以太网路光子交换器正式量产，采用的正是台积电紧凑型通用光子引擎（Compact Universal Photonic Engine，COUPE）平台，象征2026年为CPO迈向商业部署的重要里程碑。

为何非用光不可呢，传统数据传输仰赖铜线，将数据转换为「电信号」在导线中传递，然而，当AI将运算速度不断拉高，数据洪流涌入，原本还可负荷的铜线道路，因车流量暴增而开始严重壅塞，路面也愈来愈烫，也就是传统传输在速度与散热上，都已经逼近极限。

国研院半导体中心主任刘建男分析，铜导线在高频信号传输上有物理极限，「当带宽要求愈来愈高，电信号在铜在线的能量衰减会快速暴增，信号会变得模糊不清；若硬要加大功率发送，整颗芯片就会耗费惊人电量，产生极大热量而无法散热」。相较之下，光信号在介质中的衰减极低、带宽极大，且光子在波导传递时不会产生电阻发热，能以极低损耗运送海量数据。

因此，产业开始将目光转向「光传输」，希望在芯片与服务器之间建构一条更高效的「光学高速公路」，以追上AI时代的庞大运算胃口。

铜线传输逼近物理极限 科技大厂竞逐光传输新局

硅光子是将光学组件集成到硅芯片上的技术，能把电信号转为光信号，进行数据传输。除了光电转换技术，如何缩短电信号传输距离，也是提升性能的关键。

资策会产业情报研究所（MIC）产业顾问郑凯安指出，传统可插拔光收发器像USB一样，插在交换器服务器背板，交换器芯片产生的电信号须先经铜线传输一段距离，才能经由背板到达光收发模块，进行电光转换后，连接光纤进行光传输。

CPO则是将光收发器中的光电转换芯片置入服务器内部，与交换器芯片封装在同一片载板上，并在服务器内部直接连接光纤，缩短电信号传输距离，降低功耗、提升传输速率，同时增加带宽。

可以想像GPU产生的信号为产品，经过交换器这座包装厂处理后，传统方式为先用「电动车」（电信号）运送一段路后，再交给「光货机」（光收发模块），转换成光信号载出去。CPO是将「光货机」（光引擎）搬到包装厂大门附近或门口，让「电动车」跑的距离缩短。

介于传统可插拔光模块与CPO之间的近封装光学（NPO），同样是将光电转换芯片置入服务器内部，与交换器芯片拉近，但两者未封装在同一片载板，可想成「光货机」与包装厂位在相邻厂区；CPO则是「光货机」与包装厂位于同一厂区。

至于台积电的COUPE，郑凯安说明，这是台积电开发的硅光子技术平台，通过先进封装技术，将电子集成电路（EIC）与光子集成电路（PIC）堆栈在一起，再进一步与交换器芯片共同封装，让原本较长的电信号传输距离大幅缩短，这是台积电COUPE今年量产方向。未来，台积电的目标是让「光货机」直接从包装厂启动，省略「电动车」环节。

辉达8月宣布Spectrum-X以太网路光子交换器量产，视频中点名台积电提供先进硅光子制程、日月光投控旗下硅品负责晶圆级与芯片级封测、鸿海担纲整机交换器系统组装，揭示台厂已进入辉达CPO供应链。

「CPO是一项跨领域高度集成的架构，从半导体制程、封装到系统集成，台湾几乎在每个环节都找得到实力深厚的指针厂商。」刘建男认为，台湾半导体生态系完整，具备高度专业的垂直分工优势，台厂能在各自领域专注突破，再迅速跨界串联，因此在切入CPO拥有优势。

散热与材料成双重考验 CPO封装如「异质室友」同住

不过，刘建男不讳言，CPO的封装难度高，「把运算芯片和光学组件封装在同一块载板上，就像让习惯截然不同的室友住同一间房，彼此需要磨合。负责算力的芯片本身是个『大火炉』，但光学组件却怕热，只要温度稍有变化，光信号的波长和折射率就会飘移走样」。如何做好微型热隔离与热管理，让两者在极近距离内稳定运作，是产业正全力攻克的挑战。

一方面要克服CPO的封装难题，另一方面，硅大多不用于制作发光组件，须搭配雷射光源。郑凯安指出，台湾强项在雷射磊晶及组件制程，但上游关键材料如磷化铟（InP）晶圆须仰赖国外供应，中国、美国、日本是目前InP晶圆主要供应国，「我们有点受制于人」。

尽管雷射材料仍有缺口，台厂早已瞄准CPO商机，分头卡位供应链。郑凯安说，从雷射磊晶、光学组件、封装及测试等环节，都有业者布局。雷射磊晶有联亚光电、全新光电；光要进出，就需要精准对接，光纤数组（FA）及光纤数组单元（FAU）是重要组件，大立光冲刺FA与FAU、上诠积极布局FAU。

硅光子芯片设计有茂德、合圣、元澄；硅光子芯片制程与封装有台积电、日月光、力成、讯芯；测试环节则包括日月光、京元电、硅格、旺硅、颖崴等业者。

科技翘楚共组硅光子产业联盟 拚产业标准国际话语权

在郑凯安看来，2024年国际半导体产业协会（SEMI）号召成立「SEMI硅光子产业联盟」，如同一支「国家队」。台积电、日月光担任联盟倡议人，目前已有超过150家国内外企业及学研单位参与，业者各自握有一块拼图，在台积电、日月光领军下，能逐步形成完整的供应链。

「我们的竞争优势还是技术平台。」郑凯安强调，台积电、日月光已创建硅光子技术平台，并与国际大厂合作，在先进封装基础下，进一步集成国内光零组件的封装、设计与制造，甚至还有自动化制程，「对大厂来讲，我要找制造的解决方案，直接来台湾就好了」。

郑凯安认为，台湾已从原始设备制造商（OEM）走向原始设计制造商（ODM），不只替国际大厂生产，还能客制化设计与开发。同时，台湾产业聚落一向以快速反应著名，当客户提出产品构想，台厂能集成不同领域业者，快速将想法落实，「我们有量产的技术、量产的平台，每一个环节都有业者，国际大厂找我们，最合乎成本效益」。

由于CPO相关规格与标准尚未订定，郑凯安直言，台厂已打入国际大厂供应链，有机会参与标准制定，进而掌握话语权，并可取得制造优势。他指出，虽然中国也在发展CPO，但台湾目前以台积电、日月光为首，相关技术仍保持领先，「就跟先进封装一样，技术平台变成内核，拥有这个技术平台，客户就离不开你」。（编辑：潘羿菁）1151025

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