共封装光学CPO，受到热捧

AI时代下，对于算力与高速传输有更大需求，随着芯片制程微缩接近物理极限，“由电子转为光子传输”的硅光子技术成为突破点，其中“CPO共同封装光学”近年格外受到关注。

其中，光收发模组是实现光电转换的核心元件，国内最大的光纤被动元件代工厂波若威在3月18日法说会指出，该公司布局CPO，预计今年下半年完成验证、小量出货，明年开始量产；消息也带动“CPO概念股”波若威、上诠近期股价上扬。

虽然台积电董事长魏哲家曾表示，台积在CPO方面要达到量产阶段贡献营收，仍需1年至1年半以上。然而根据Digitimes报导，由于CPO发展脚步加快，市场传出，试量产线2025年启动小量出货，有机会推动2026年下半出货，进入里程碑。

报导指出，在CPO的三大组成结构中，台积电将可由先进封装SoIC技术来整合集成电路（EIC）以及集成光路（PIC），使用硅中介层进行芯片连接。若顺利完成验证后，制程生产问题可望大致解决。

而究竟CPO是什么，重要在哪？台积电有何布局？ CPO的供应链又分成哪些环节？

共同封装光学是什么？

电路板上一般布满许多铜线电路，电子穿梭于其中传递讯号，而为顺应AI资料中心的高速传输需求，硅光子（Silicon Photonics）技术以光子取代电子在硅芯片上传递讯号，由于光子速度更胜电子，并较不易产生热能，具有更佳的传输效果。

然而，硅光子因为涉及多种光电讯号转换，研发门槛非常高，难以一蹴而就，针对“光电讯号转换模组”摆放的架构，主要可分成4个技术迭代进程：

• 可插拔光收发器（Pluggable Transceiver）：业界长年采用的方式、价格低廉，透过在服务器边缘如“USB”般装上光电讯号转换器，电子在其中转换为光子，随后沿着光纤传递出去，但目前不足以满足AI传输需求；
• 载板光学封装(On- Board Optics , OBO）：将光电转换模组移到服务器内的PCB载板上，缩短电子的传输路径，减少讯号耗损及延迟，现阶段已可量产；
• 共同封装光学（Co- Packaged Optics , CPO）：本文探讨的主角，经由把光电转换模组放在IC载板上，让光电转换模组更接近CPU、GPU等芯片，将光子集成电路（PIC）和电子集成电路（EIC）整合在同一封装中，为业界近年努力发展的方向；
• 光学输出／输入（Optical I/O）：采3D封装，把光电转换模组叠放到芯片上方，使传输电子的铜线缩到最短，有待未来技术突破时实现。

上述不同的光电整合架构，依序对应到不同的资料传输能力，根据日月光官网资料，可插拔光收发器可支援100/400/800G的资料传输，载板光学封装高为800G及1.6T（1,600G），CPO为3.2T（3,200G）至12.8T（12,800G），光学输出／输入则是6.4T（6,400G）、12.8T及以上。

CPO领域持续成长中，摩根史坦利（Morgan Stanley）1月中发布的AI供应链报告指出，全球CPO市场规模预估将由2023年的800万美元，成长至2030年的93亿美元，年复合成长率（CAGR）达172%，其中IC设计大厂英伟达、博通（Broadcom）、Marvell是CPO芯片设计的主要领导者。

摩根史坦利并预期，英伟达Blackwell下一代的Rubin平台、以及NVL服务器机架系统，在导入CPO拥有更高的能见度，且每个系统内有更高的CPO使用比例，预计至2027年将占全球CPO需求的75%。

台积电CPO技术“COUPE”今明年将有所进展

在硅光子领域，台积电正在研发“紧凑型通用光子引擎”（Compact Universal Photonic Engine, COUPE）技术，合作伙伴包括工程模拟软件厂Ansys、EDA软件与工程服务厂Synopsys及Cadence等。

根据台积电于2024年北美技术论坛的介绍，COUPE使用SoIC-X芯片堆叠技术，将电子裸晶堆叠在光子裸晶之上，相较于传统的堆叠方式，能够达到最低的电阻及更高的能源效率。

台积电预期在2025年完成小型插拔式连接器的COUPE验证，接着于2026年将其作为CPO元件整合到CoWoS封装中，将光连结直接导入封装中。

COUPE的能见度排至2028年

天风国际证券分析师郭明錤1月于网络平台表示，COUPE是台积电目前新兴技术中最受重视者，该趋势的能见度足以看到数年后。

他并分析COUPE的开发时程，2024年第4季已确定第一代产品规格并开始送样，2025年至2026下半年将进行量产验证，并于2026下半年量产；第二代产品规格则预期于2026年上半年确定并开始送样，2026上半年至2027下半年量产验证，并于2027年第4季至2028年第1季量产，两代产品的关键差异在于性能升级、提升光耦合效率与改善量产性。

在客户方面，郭明錤预期台积电第一个采用COUPE的主要客户，可能是近年来积极采用SoIC、2纳米等新技术的AMD，至于英伟达，2027年底量产的Rubin Ultra较有可能是首个采用COUPE的英伟达产品。