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過去幾年，市場的目光幾乎都聚焦在運算晶片上，GPU 越做越強、HBM 堆疊層數越來越高，大家關心的都是單顆晶片的算力是否足夠，但一座現代 AI 資料中心，通常不是靠單顆晶片完成運算，而是由數萬顆甚至更多 GPU、CPU、交換晶片與記憶體的共同協作。
隨著 AI 叢集規模持續擴大，晶片與晶片之間的資料傳輸效率，也逐漸成為影響整體效能與能耗的重要瓶頸之一，CPO 正進一步把光電轉換的位置，從機箱面板一路拉近到交換晶片旁邊，藉此縮短高速電訊號需要在 PCB 上行走的距離。
這篇文章將用較容易理解的方式，說明高速傳輸為什麼逐漸從電走向光、傳統可插拔光模組遇到哪些限制，以及 CPO 為何成為 NVIDIA、台積電等大廠積極布局的新一代互連技術。
高速電訊號為何難以在 PCB 上長距傳輸？
傳統伺服器與交換器架構中，晶片之間的短距離訊號傳輸大量依賴 PCB 銅線與高速銅纜，而銅線具有成本低、技術成熟與維修容易等優點，因此即使進入光通訊時代，也不會完全消失。但隨著 AI 交換器頻寬從 400G、800G 持續向 1.6T 升級以及機櫃與機櫃之間的互連需求大增，高速電訊號開始面臨物理限制。
當單一 SerDes 通道從 112G 級進一步提升至 224G 級後，高頻電訊號在 PCB 上的傳輸難度會迅速增加，主要面臨以下三項問題：
1. 訊號衰減與干擾加劇
電訊號的頻率越高，在 PCB 銅線上傳輸時，當傳輸距離拉長，接收端看到的訊號可能已經變形，甚至難以分辨原本的 0 與 1，工程師必須加入更強重整與訊號補償機制，才能維持訊號完整性。
2. 傳輸功耗快速上升
為了讓高速電訊號能夠走過較長的 PCB 路徑，系統需要更高的驅動能力，也可能需要加入 Retimer、SerDes 等化器或光模組內的 DSP 進行訊號重整，速率越高、傳輸距離越長，需要付出的功耗就越高。當一台交換器配置數十個甚至上百個高速光學連接埠時，累積的傳輸功耗便會成為資料中心供電與散熱的重要壓力。
3. 面板空間與頻寬密度受限
傳統可插拔光模組安裝在交換器前方面板，模組尺寸、散熱空間與連接埠數量，受到機箱面板面積限制。因此，AI 資料中心真正面對的問題是高速電訊號越來越難在合理功耗下，維持在 PCB 上長距離與高密度傳輸。這也讓產業開始思考能不能讓電訊號只走一小段路，接著盡快轉成光訊號，透過光纖傳送出去。
從傳統插拔式光模組到 LPO、NPO 與 CPO
目前主流的交換器架構，通常會先由交換 ASIC 產生高速電訊號，再讓訊號沿著主機板上的 PCB 銅線，走到機箱前方的可插拔光模組。
當 SerDes 速率提升至 224G 級後，這段電氣路徑中的訊號衰減更加嚴重。為了將失真的訊號重新還原，傳統高速光模組通常會配置 DSP（註）。
註：DSP 的工作，就像不斷將模糊、變形的字跡重新描清楚。只要網路正在運作，它就必須持續處理大量高速訊號，而且傳送與接收方向通常同時進行。
但如前所述 DS
