C114訊 6月17日消息（水易）市場研究機構YOLE Group在最新報告中表示，人工智能的迅猛發展，尤其是大語言模型和生成式AI的興起，正在推動共封裝光學器件（CPO）的廣泛應用。AI工作負載對高帶寬、低延遲和能效提出了更高要求，以連接超大規模數據中心或“AI工廠”中的百萬個GPU。關鍵驅動力包括數據傳輸需求、能源效率、可擴展性以及行業投資。

在橫向擴展（scale-out）網絡中，CPO能夠實現長距離、高帶寬的連接（例如機架之間），具備更低的延遲和功耗，非常適合用于AI驅動的云網絡架構以及以太網/InfiniBand網絡。可插拔光模塊將在計算節點上繼續使用，直到CPO技術更加成熟。

在縱向擴展（scale-up）網絡中，CPO 取代了銅纜，提供更佳的連接性能、更遠的傳輸距離和更低的功耗，對于GPU間或節點與交換機之間的互連至關重要，尤其是在AI訓練和高性能計算（HPC）場景中。

初期的CPO部署將首先聚焦于scale-up網絡，隨后再向scale-out網絡擴展。

2025年GTC大會上，英偉達發布了Spectrum-X和Quantum-X硅光子交換芯片，標志著CPO在AI基礎設施中的應用邁出了重要一步。這些交換機使用 CPO 連接具有 1.6Tbps 端口的 GPU。英偉達在其Rubin架構中采用CPO技術，突破了NVLink的限制，實現了更快、更具擴展性的低功耗互連。

YOLE表示，CPO市場價值在2024年為4600萬美元，預計到2030年將達到81億美元，復合年增長率高達137%。這一增長主要由從可插拔光模塊向CPO、以及從銅纜向光通信的轉變所驅動，旨在應對功率、密度、可擴展性、帶寬和傳輸距離等方面的挑戰。

CPO將光模塊與交換機ASIC或處理器集成在一起，從而在scale-out（云網絡架構）和scale-up（AI/GPU集群）網絡中實現高帶寬、低功耗的互連。CPO供應鏈涵蓋半導體晶圓廠、光電子制造商、封裝服務商和光纖廠商等多個環節（如下圖）。

CPO利用光子集成電路（PIC）結合激光器、調制器和波導，實現高效的光電信號轉換。scale-out網絡使用標準化的PIC以支持低成本的以太網交換機，而scale-up網絡則依賴定制化的PIC來實現如NVLink這樣的高容量AI互連接口，并通過PAM-4或NRZ調制技術實現每秒數萬億比特的吞吐量。基于臺積電5nm和3nm工藝的交換機ASIC則確保了高效的數據路由。

光子封裝方面，主要采用2.5D（在同一基板上并排放置）或3D（通過通孔或EMIB堆疊）技術。2.5D方案具有高密度互連和結構簡單的優勢，但面臨可擴展性和散熱方面的挑戰；3D方案則減少了占用空間并降低了功耗，但制造復雜度更高。ASIC/光子小芯片邊緣的帶寬密度是關鍵，光子中介層支持堆疊小芯片的2D光學I/O，從而提高密度，減少延遲，并簡化 HPC和數據中心的集成。

YOLE認為，CPO不斷發展以滿足AI需求，scale-out側重于成本和規模，而scale-up則專注于性能和定制化，正在變革數據中心的連接方式。與此同時，由AI驅動的CPO正在重塑數據中心架構，英偉達、博通和臺積電等企業引領這一趨勢。