日月光推CPO技術 搶新一代AI伺服器商機

日月光投控 (3711-TW)(ASX-US) 旗下日月光今 (2) 日展示一款共同封裝光學 (Co-Packaged Optics, CPO) 裝置，可將多個光學引擎 (OE) 與 ASIC 晶片直接整合在單一封裝內，實現了每比特小於 5 皮焦耳的功耗並且大幅增長帶寬。

隨著 AI 技術普及，能耗需求急劇增加，對帶寬的需求也達到了前所未有的水平。日月光 CPO 裝置不僅顯著提升能源效率，還大幅增加頻寬，同時可改善延遲、數據吞吐量和可擴展性，因應數據中心的未來挑戰。

根據 IDC 2025 年 1 月的報告，隨著容量需求增加和基礎設施的擴展，2024 年至 2028 年數據中心 AI 晶片的年均複合成長率 (CAGR) 將達到 24.9%，因此對能源效率的需求也進一步提升。

日月光 CPO 具體實現將光學引擎直接整合到交換器 (Switch) 內的先進封裝技術，可以達成最短的電氣連接路徑，降低插入損耗，從而有效改善功耗。CPO 是日月光從傳統插拔式模組轉為光學 IO 以及完全整合的 3D 共同封裝光學模組的關鍵步驟。

日月光 CPO 封裝流程的重要里程碑包含控制基板翹曲與共面度 (coplanarity)，以滿足光纖陣列耦合的要求以及邊緣 (水平) 和表面 (垂直) 光纖耦合的結構和翹曲協同需求。這對於優化數據吞吐量，同時最小化光學相關損失至關重要。

隨著帶寬需求呈指數增長，目前的面板可插拔 (FPP) 解決方案的發展路線圖，在密度、功率和成本方面顯示出其發展路線 (Roadmap) 的限制。切換速度的提高也導致序列器與解序列器 (SerDes) 互連功耗在總切換功耗中佔比增加。這推動了將光學元件從 FPP 移至更接近交換器 ASIC 的封裝中。

目前已採用了板載光學技術，而日月光的 CPO 提供了一個插入損耗更低的選擇，可進一步降低功耗以及單位比特成本。FPP 解決方案目前的功耗為 30 pJ/bit，而板載解決方案為 20 pJ/bit，而 CPO 已經實現小於 5 pJ/bit 的功耗。

日月光的 CPO 解決了在大於 75mm x 75mm 的封裝中，將多個光學引擎與 ASIC 整合的挑戰。這對於網路和數據中心都帶來了顯著的好處。在網路方面，CPO 提供了一個可以改善或替代 1.6Tb/s 或 3.2Tb/s 可插拔光學元件的選擇，並且是一個實現超低延遲的整合解決方案。在運算方面，CPO 技術平台可以將 CPU、GPU 和 XPUs 與光學元件整合在單一的共同封裝中，實現高速光學數據鏈接。

日月光研發副總洪志斌博士表示，根據麥肯錫 2025 年的報告，全球對數據中心容量的需求在 2023 年至 2030 年間將以 27% 的年均複合成長率增加，最終達到 298 GW 的年度需求。相較於目前 60 GW 的需求，這驚人的增長預示著潛在的供應缺口。

因此，日月光致力於通過自己的 CPO 創新為數據中心帶來功耗效率。降低能源消耗和提供經濟優勢是 CPO 技術的主要驅動力。 CPO 將光學引擎放置在非常接近 ASIC 晶片的位置，這意味著減少連接損耗，並且無需使用重新定時晶片來補償兩者之間的信號，可顯著降低能耗，並大幅增加系統整體帶寬密度。

日月光銷售與行銷資深副總 Yin Chang 進一步說明，產業已經從傳統計算進入高性能計算時代，先進 AI 模型 / 應用以及不斷變化的雲端和邊緣計算，持續增加數據中心的需求。這不僅在功率和冷卻方面帶來巨大的挑戰，也需要產業提供促進應用和擴展的突破性創新。

日月光致力於將矽光子技術提升到新的水平，並且在 AI 普及的關鍵時刻，提供具有卓越能效的 CPO 技術來增強我們的客戶價值。

日月光的 CPO 是 VIPack™系列先進封裝解決方案之一，VIPack™ 是一個根據產業藍圖協同合作的可擴展平台，並且擁有整合設計生態系統（IDE），提供協作設計工具，以系統性地提升先進封裝架構。

日月光本週將在 2025 年光纖會議上由研發副總洪志斌博士代表，發表「人工智慧先進封裝解決方案」演講，預定於 4 月 3 日在封裝與耦合技術會議中進行。