隨生成式 AI 的商用化，資料傳輸需求上升，使 CPO （Co-packaged Optics， 共同封裝光學元件）被市場關注，本文將針對技術、普及時間、相關供應鏈進行分析。
富果觀點
- CPO 技術因能降低資料傳輸時的損耗、用電量等，隨生成式 AI 商用化，資料傳輸需求爆發而受到市場關注
- CPO 因損壞時不易更換、尚未有統一規格，現階段較難導入於資料中心，預計將在2025 年顯著成長，並在 2027 年時被企業大規模採用成為主流
- CPO 市場目前由交換器晶片設計廠主導，並以 Broadcom 為現階段技術領先者
CPO 技術因能降低資料傳輸時的損耗、用電量等，隨生成式 AI 商用化，資料傳輸需求爆發而受到市場關注
在目前的資料中心裡，資料傳輸是透過插拔式光收發模組將晶片的電訊號轉換成光訊號，再藉由光纖傳送至資料中心其他的交換器/伺服器當中。而在光收發模組中，會需要光接收器（PD）來接收光訊號，轉換成電訊號後，還需要放大器來將電流信號放大，這些光通訊元件傳統會被放在 PCB 載板上。
而 CPO 使用矽光子（Silicon Photonics，即透過矽作為光的傳輸媒介），將傳統光收發模組中的光通訊元件與交換器晶片整合、封裝在同一個封裝模組中（即光引擎），並安裝在同一個 Socket（插槽）上，減少了資料的傳輸路徑，在維持高傳輸速度下降低了功耗並減少訊號耗損或延遲。
Source：日月光、富果研究部
CPO 開始受到市場關注主因生成式 AI 的商用化。AI 伺服器在 AI 模型訓練階段需在資料中心內部進行大量運算，此外 AI 應用要求極高的傳輸速率以提高運算效率，若是藉傳統的方式進行資料傳輸會面臨嚴重的訊號損失，並延長模型訓練時長導致耗電量增加。
根據 Broadcom，若採用傳統可插拔式光收發模組（以銅線為媒介在 PCB 上傳遞），當訊號傳輸速度上升至 200G 時，訊號損失將會超過每公尺可以接受的損耗量（超過 20 dB），且損耗量隨速度上升更加嚴重。透過 CPO，預計能節省約 30% 的功耗、 40% 的成本，也因為體積更小可以提升資料傳輸的密度，節省資料中心內部空間。
Source：Broadcom
CPO 因損壞時不易更換、尚未有統一規格，現階段較難導入於資料中心，預計將在2025 年顯著成長，並在 2027 年時被企業大規模採用成為主流
然而，CPO 在技術上有許多困難需要克服。
首先，將光通訊元件整合至交換器內部後，面對元件故障、損壞時，由於元件尺寸更小、精密度更高，更換難度遠高於傳統可插拔式光收發模組。
此外，由於 CPO 仍處於發展前期，雖業者之間架構類似，但因 CPO 傳出的為光訊號而非電訊號，由於叫電訊號複雜，各個業者之間在光訊號參數上會有所差異，降低了不同廠商之間 的互通性，不像可插拔式光收發模組已成熟並發展出統一規格，客戶（雲端業者）較難獨立採購交換器以及光收發模組。
目前各科技巨頭皆積極投入矽光子、CPO 技術。根據 Light Counting 研調，預計 2022～2027 年 CPO 技術將以 CAGR 19% 成長 ，並在 2027 年成為市場主流。檢視目前 400G 光收發模組已經量產，且 800G 產品也開始推出，可插拔式光收發模組仍因發展成熟、成本低、通用性高等優點被大多數廠商採用。目前全球光收發模組龍頭中際旭創認為， 800G 的可插拔式光收發模組技術成熟，CPO 技術基於上述的挑戰，預計將在下一世代後（資料傳輸速度達1.6T、3.2T）才會被企業大規模採用。
Source：Light Counting
雖近兩年較難見到 CPO 快速普及，但因 AI 的商用化，將加速 CPO 技術的發展，判斷將於 2025 年開始有顯著成長，以下將分析市場上的主要參與者以及供應鏈。
CPO 市場目前由交換器晶片設計廠主導，並以 Broadcom 為現階段技術領先者
目前主要由美國交換器晶片設計大廠推動 CPO 技術，包含 Broadcom（NASDAQ：AVGO） 、NVIDIA（NASDAQ：NVDA）（收購 Mellanox）、Cisco（NASDAQ：CSCO）（收購 Luxtera）等，現階段以 Broadcom 之技術最為領先。
Broadcom自 2022、2023 年接連推出 Tomahawk 4（25.6Tbps）、 Tomahawk 5（51.2 Tbps）的 CPO 晶片，與負責外部光源 (ELS) 零件的光收發模組廠眾達 – KY（市：4977）合作，並由中國鋭捷網路代工組裝交換器；NVIDIA 收購 Mellanox 後也切入交換器晶片領域，目前與中國的天孚通信合作開發 CPO；Cisco 為全球品牌交換器龍頭，目前則跟 Inphi （在 2020 年被 Marvell 併購）共同開發，預計 2024 年將推出 51.2 Tbps 交換器。
台廠供應鏈則包含：
- 矽光磊晶廠：聯亞（櫃：3081）
- 光纖模組、光收發模組廠：上詮（櫃：3363）、訊芯 – KY（市：6451）、華星光（櫃：4979）
- 交換器組裝廠：智邦（市：2345）；
- 晶圓製造：Global Foundries（NASDAQ：GFS）、台積電（市：2330）（註 1）
- 晶圓封裝：日月光（市：3711）（註 2）
註 1：根據研調目前台積電已與 Luxtera（矽光子晶片大廠） 進行合作，將使用七奈米製程生產矽光子晶片
註 2：日月光於 2022 年推出的先進封裝平台 VIPack 也包含了 CPO 技術，並與台積電進行合作。
Source：鋭捷網路、富果研究部
而在需求端，主要以雲端業者 Meta 與 Microsoft，正積極努力支援 CPO 技術滲透至它們的網路架構中，其他雲端業者採用意願仍低，有興趣的讀者可以持續關注
