隨著5G和AI新技術的快速發展，對於資料傳輸的速度和效率要求日益提高，能實現高速、低延遲、低功耗資料傳輸技術的CPO，正成為未來科技發展的關鍵。

文●莊家源

隨著５Ｇ、生成式ＡＩ等新興應用迅速發展，對資料的傳輸量與傳輸速度要求也愈加提高，為了滿足高速低延遲的資料傳輸需求，運用共同封裝模組技術（Copackaged optics;CPO）整合光電元件，使得晶片開發者獲得更多通訊頻寬，不僅能實現高速低延遲的資料傳輸，而且讓傳輸資料時所消耗的電力也大幅減少，符合當今全球低碳節能的要求，也正因為擁有上述之優勢的ＣＰＯ，將成為下一代高速網通晶片的關鍵技術之一。

今年在上海舉行的世界人工智慧大會（WAIC）上，華為昇騰三八四（CloudMatrix 384）超節點真機首次亮相，該系統由三八四顆昇騰ＮＰＵ，與一九二顆鯤鵬ＣＰＵ晶片構建，採用全互連拓墣架構以實現晶片間的資料傳輸，其算力表現十分突出，能提供高達300PFLOPs的密集BF16算力，接近輝達GB200 NVL72系統的兩倍。此外，CloudMatrix 384在記憶體容量和頻寬方面也具有顯著優勢，其總記憶體容量是輝達方案的三．六倍，記憶體帶寬則達到二．一倍，為大規模ＡＩ訓練和推理提供了更高效的硬體支持。

華為重磅產品登場

儘管單顆昇騰晶片的性能僅為輝達Blackwell架構ＧＰＵ的三分之一，華為透過大量配置昇騰晶片來實現算力突破，在超大規模模型訓練和即時推理等應用中展現了強大的競爭力。按照中國本土法人的分析指出，華為的CloudMatrix 384解決方案已領先輝達和AMD目前市場上的產品一個世代，並認為中國在ＡＩ基礎設施上的突破將對全球ＡＩ產業格局產生深遠影響。

輝達執行長黃仁勳也曾公開表示，從技術參數來看，華為的CloudMatrix 384超節點性能甚至超越輝達，比輝達的尖端技術更具優勢。黃仁勳強調輝達必須高度重視華為這家實力雄厚的公司，並全力應對挑戰。黃仁勳認為，華為已明確表態要融合５Ｇ與ＡＩ技術，這種前瞻性的佈局被視為是完全正確的戰略方向，而輝達也在推進類似計畫，但必須加快進度。

此外，半導體研究和諮詢機構SemiAnalysis指出，華為的工程優勢不僅體現在晶片層面，更展現在系統級的創新，包括網路架構、光學互聯以及軟體優化，這些技術使得CloudMatrix 384能充分發揮集群算力，滿足超大規模ＡＩ計算的需求，進一步鞏固其在全球ＡＩ產業中的領先地位。

根據Yole預估，全球矽光子市場規模到二○二七年將超過五○億美元，年複合成長率達三○％，其中在全球光訊號互連市場規模將從二二年的○．三八億美元，成長至二八年的一．三七億美元，年複合成長率達二四％，而從二八年以後，由ＡＩ、機器學習（ＭＬ）需求所驅動的CPO與OpticalI/O為主的產品進一步放量，將迎來新一波成長動能，到了三三年市場規模將再成長至二六億美元，年複合成長率達八○％。

近期摩根士丹利證券（Morgan Stanley）也發布了ＣＰＯ產業的研究報告，看好ＣＰＯ市場規模將在二○二三∼三○年間以一七二％的年複合成長率擴張，預計三○年達到九三億美元，並且在樂觀的情境下，年複合增長率可高達二一○％，市場規模將突破二三○億美元。

博通、輝達扮演產業領頭羊

網通晶片大廠博通（Broadcom）在二二年八月推出Tomahawk 4的交換器晶片Humboldt，功耗、成本皆較上一代交換器晶片節省五成，緊接著在二三年三月正式發表Tomahawk 5交換器晶片Bailly，效能持續提升，並於去年開始量產。根據Broadcom提供的數據顯示，一台配備有Tomahawk 5的交換器將能替代四八台二○一四年推出的Tomahawk 1交換器，而目前八○○Ｇ模組的功耗為十三∼十五Ｗ，Tomahawk 5則可將功耗降至四．八Ｗ以下。今年六月，博通再發表新款Tomahawk 6晶片，由台積電三奈米製程生產，新款晶片的頻寬一○二．四Tbps，是上一代產品的兩倍，並延續採用ＣＰＯ技術，將收發器功能直接整合到交換器當中，有助減少硬體成本並降低功耗。

隨著ChatGPT所帶起的生成式ＡＩ對運算需求提升，傳統晶片模組在功耗問題已浮上檯面，因此光纖、晶片整合的ＣＰＯ技術已成為下一代趨勢，光通訊業者認為，交換器傳輸速度進入八○○Ｇ甚至是未來的一．六ＴＢ之後，將正式進入ＣＰＯ的天下。根據Light Counting研究顯示，預計二二∼二七年ＣＰＯ技術的年復合成長率達十九％，預計在二七年成為資料中心市場主流。

目前市場上除了Broadcom有推出交換器晶片之外，繪圖晶片大廠輝達（Nvidia）在二○年以六九億美元收購Mellanox後也切入交換器晶片領域，專攻高效能運算、資料中心、雲端運算與儲存等市場，目前Nvidia的網路解決方案包括InfiniBand和乙太網兩大類，其中用於基礎大語言模型（ＬＬＭ）訓練的ＡＩ資料中心，客戶可以選擇高效能的InfiniBand交換器（Quantum系列）；另外用在ＡＩ推理方面，客戶可以選Nvidia的乙太網路交換器（Spectrum系列）。

大摩認為，Broadcom與Nvidia將扮演ＣＰＯ產業發展的關鍵推動者，其中輝達有望在今年下半年量產Quantum CPO交換器，明年下半年量產Spectrum CPO交換器。

ＣＰＯ交換器亮相

此外，晶圓代工大廠台積電（2330）在近年舉行的技術論壇中，也展示了矽光子技術研發進度，並表示將在今年完成支援小型插拔式連接器的緊湊型通用光子引擎（COUPE）技術驗證，該技術可應用於一．六Ｔ可插拔式光收發器，可降低兩倍功耗，明年台積電將進一步把COUPE技術整合到CoWoS封裝中，實現光連接直接導入封裝，可降低五倍功耗，Nvidia在今年三月舉行的ＧＴＣ大會上宣布，Quantum-X Photonics InfiniBand和Spectrum-X Photonics Ethernet即採用台積電的COUPE封裝技術，分別於今、明年問世。

由於矽光子屬於半導體前端製程的一環，隨著電晶體密度持續增加，資料傳輸量持續提升，對耗能的要求必須更有效率，在這些之各項要求下和現有的金屬材料銅線的極限有所衝突，光是目前業界的唯一解方，法人看好台灣因擁有從晶片設計、晶圓製造前與後段、伺服器系統、光通訊元件、光電模組、測試與設備等完整供應鏈，重點關注台積電、日月光投控（3711）、上詮（3363）、萬潤（6187）等核心業者，其中，在光纖陣列元件（ＦＡＵ）領域存在獨特優勢的上詮，作為首階段唯一的ＦＡＵ供應商，上詮憑藉與台積電的密切合作關係、卓越的產品品質等優勢，在產業鏈中占據關鍵地位，隨著採用ＣＰＯ技術的交換器陸續推出，上詮後續獲利表現值得關注。

由於矽光子屬於半導體前端製程的一環，隨著電晶體密度持續增加，資料傳輸量持續提升，對耗能的要求必須更有效率，在這些之各項要求下和現有的金屬材料銅線的極限有所衝突，光是目前業界的唯一解方，看好台灣因擁有從晶片設計、晶圓製造前與後段、伺服器系統、光通訊元件、光電模組、測試與設備等完整供應鏈，未來矽光子產品的量產關鍵在於成本與自動化，若成功整合各領域資源，將成為台灣發展矽光子產業的優勢。 閱讀完整內容