隨著生成式AI（Generative AI）應用如Sora、ChatGPT的爆發性成長,全球對算力的需求呈指數級增長,推動著Nvidia等AI晶片巨頭的市值屢創新高。然而,在這場算力競賽的背後,一個巨大的技術瓶頸正悄然浮現：數據傳輸的功耗與速度。當晶片越來越強大,如何高效地為其「餵飽」數據,並解決驚人的電力消耗,成為了AI時代最大的挑戰。為此,CPO是什麼這一問題,正成為科技業與投資界關注的焦點。CPO（Co-Packaged Optics,共同封裝光學）正是為解決此困境而生的革命性技術,它被譽為開啟AI下一階段的關鍵鑰匙,相關的CPO概念股也因此備受矚目。
本文核心觀點
- CPO是什麼：CPO,全名Co-Packaged Optics（共同封裝光學）,是一種將光學元件與電子晶片（如交換器ASIC、GPU）整合封裝在同一個基板上的先進封裝技術。
- 為何AI需要CPO：AI模型對算力需求極高,導致數據中心面臨功耗、散熱和傳輸頻寬三大瓶頸。CPO技術能大幅降低傳輸功耗、提升頻寬密度並減少訊號延遲,是延續摩爾定律、推動AI算力持續擴展的關鍵解決方案。
- 核心關聯技術：CPO的實現高度依賴「矽光子（Silicon Photonics）」技術,該技術利用成熟的半導體製程來製造光學元件,從而實現了低成本、可擴展的光電整合。
- 市場潛力與概念股：全球科技巨頭如Nvidia、Intel、Broadcom皆在積極佈局CPO。這也帶動了從晶圓代工（台積電）、網通設備（智邦）到光通訊元件（聯鈞）等一系列台股、美股CPO概念股的投資機遇,但投資者也需注意技術尚未成熟、市場競爭等風險。
CPO是什麼？秒懂共同封裝光學 (Co-Packaged Optics) 的定義與原理
要理解CPO,我們可以將其想像成一個超高效的物流系統。傳統的伺服器中,電子晶片（處理器）和光通訊模組（負責將電訊號轉為光訊號）是分開的,就像是市中心的處理倉庫和郊區的貨運港口。數據需要在兩者之間透過一段「公路」（銅線路）運輸,這個過程不僅速度受限,而且會消耗大量能源,產生廢熱。
而CPO技術,就如同直接將貨運港口建在處理倉庫旁邊,甚至合為一體。它將負責光電訊號轉換的光學引擎（Optical Engine）和負責處理數據的電子晶片（如交換器ASIC、GPU、CPU）極度靠近地封裝在同一個基板（Substrate）上。這種「共同封裝」的方式,徹底縮短了電訊號的傳輸路徑,從而實現了革命性的效能提升。
CPO技術詳解：光學與晶片如何「共同封裝」？
CPO的核心理念是「光進銅退」,即用更高效的光訊號傳輸取代傳統的電訊號傳輸。其具體實現方式是：
- 縮短距離：傳統的可插拔光學模組（Pluggable Optics）位於交換器面板上,距離交換器ASIC晶片有一段距離（約10-20公分）。CPO將光學I/O直接整合到ASIC晶片的封裝中,將距離縮短到幾公分甚至更短。
- 整合封裝：透過先進的2.5D或3D封裝技術,將多個小晶片（Chiplets）,包括電子晶片和光學晶片,一同放置在一個共享的基板上。這不僅縮小了體積,也簡化了主機板的設計。
- 外部雷射光源（ELS）：為了避免雷射光源產生的熱影響到主晶片,目前主流的CPO架構傾向於採用外置雷射光源（External Laser Source）。雷射光源被放置在外部,透過光纖將光提供給封裝內的光學引擎,由其進行訊號調變。
為何CPO需要「矽光子」技術？兩者關係大解析
如果說CPO是宏偉的建築藍圖,那麼矽光子（Silicon Photonics）就是實現這張藍圖不可或缺的鋼筋水泥。矽光子是一項關鍵的平台技術,它允許我們使用製造晶片的「矽」材料和成熟的半導體製程（CMOS）,來製造微小的光學元件,如光波導、調變器、光偵測器等。
兩者的關係可以這樣理解：
- 矽光子是「方法」：它解決了如何將光學元件微縮化、規模化、並與電子元件低成本整合的問題。沒有矽光子,光學元件的製造成本高昂且難以微縮,CPO也就無從談起。
- CPO是「應用」：CPO則是利用矽光子技術,將光學I/O功能直接與高速電子晶片整合的一種具體封裝架構。它是矽光子技術在AI數據中心高速互聯場景下的殺手級應用。
正是因為有了矽光子技術的成熟,CPO才能將光學收發器的體積、成本和功耗降至可以進行「共同封裝」的程度,兩者相輔相成,共同推動著光通訊技術的革新。
為何AI時代需要CPO？拆解3大核心技術優勢
AI應用的普及,讓數據中心的流量呈現爆炸式增長。根據預測,全球數據中心的頻寬需求每兩年就會翻一倍。傳統的可插拔光學模組技術,在功耗、散熱和傳輸密度上已逐漸觸及天花板,無法滿足下一代AI叢集的需求。CPO技術的出現,恰好解決了這些痛點,其三大核心優勢正是AI時代的迫切需要。
優勢一：解決AI數據中心耗電與散熱問題
數據中心已成為「吃電巨獸」。其中,數據傳輸的功耗佔了相當大的比重,特別是交換器ASIC與光模組之間的電通道（SerDes）,功耗高達整體交換器功耗的50%以上。CPO將光電轉換點拉近到晶片旁,極大地縮短了高耗能的電通道距離,預計可節省約30%-50%的功耗。功耗降低直接意味著產熱減少,這也大大緩解了數據中心日益嚴峻的散熱壓力,有助於降低營運成本（OPEX）和實現綠色運算。
優勢二：突破傳輸速度與頻寬瓶頸
隨著交換器容量從25.6T、51.2T向102.4T演進,傳統架構下面板空間的限制越來越明顯。前面板的面積是固定的,能夠容納的可插拔光模組數量有其物理極限,這限制了總頻寬的提升。CPO將I/O從前面板轉移到晶片封裝本身,實現了更高的頻寬密度。換言之,在相同的空間內,CPO可以提供多出數倍的數據傳輸通道,直接將交換器的總頻寬提升到新的量級,完美匹配AI和機器學習對海量數據吞吐量的要求。
優勢三：縮小晶片體積,降低訊號延遲
CPO將光學引擎整合進封裝,取代了體積龐大的可插拔模組和相關的PCB走線,使得整個系統的設計可以更加緊湊,節省了寶貴的伺服器空間。更重要的是,訊號傳輸路徑的縮短,也意味著訊號延遲（Latency）的降低。對於需要大規模GPU並行運算、節點間頻繁通信的AI訓練任務而言,任何微小的延遲降低,都能累積成顯著的性能提升,縮短模型訓練的時間。
CPO概念股有哪些？台股、美股投資機會全覽
CPO作為一項顛覆性的技術,其產業鏈涵蓋了從上游的晶片設計、晶圓代工,到中游的封裝測試、光通訊元件,再到下游的交換器與雲端服務供應商。全球科技巨頭已爭相佈局,也為投資者帶來了新的機遇。想搭上這波AI硬體革命的浪潮,了解相關的CPO概念股至關重要。
台灣CPO供應鏈：從晶圓代工到網通設備廠
台灣在全球半導體產業中佔有舉足輕重的地位,在CPO時代同樣扮演著不可或缺的角色。許多廠商憑藉其在先進封裝、測試和網通領域的深厚積澱,成功切入CPO供應鏈。
| 領域 | 代表廠商 | 在CPO產業鏈中的角色 |
|---|---|---|
| 先進封裝/晶圓代工 | 台積電 (2330) | CPO的核心是將光學晶片與電子晶片整合,台積電的CoWoS等先進封裝技術是實現此目標的關鍵。其矽光子平台更是各大廠依賴的製造基礎。 |
| 封裝/測試 | 日月光 (3711) | 作為封測龍頭,日月光在CPO模組的共同封裝與後續的光電訊號測試環節扮演重要角色,其技術能力是CPO能否順利量產的關鍵。 |
| 測試介面 | 穎崴 (6515)、旺矽 (6223) | CPO的高頻、高速特性對測試介面的要求極高。穎崴和旺矽等公司提供用於CPO晶片和模組測試的探針卡、測試座等關鍵零組件。 |
| 光通訊元件 | 聯鈞 (3450)、上詮 (3363)、訊芯-KY (6451) | 這些公司專精於光學元件的封裝與製造,是CPO光學引擎部分的重要供應商,提供雷射二極體、光偵測器等元件的封裝服務。 |
| 網通設備/交換器 | 智邦 (2345)、明泰 (3380) | 作為全球數據中心交換器的主要供應商,智邦等網通廠未來將直接採用CPO技術來設計和製造下一代高頻寬交換器,是CPO技術的終端應用者。 |
美國科技巨頭佈局：Nvidia、Intel 等龍頭動態
美國是CPO技術的發源地和主要推動者,科技巨頭們不僅是技術的研發者,更是未來最大的客戶。
- Nvidia：作為AI晶片的絕對霸主,Nvidia的GPU需要越來越高的頻寬來進行互聯。其下一代AI平台已明確將導入CPO技術,以構建更強大的AI基礎設施。Nvidia的動向是整個CPO市場的風向標。
- Intel：英特爾是矽光子技術的長期耕耘者與領導者,擁有深厚的技術專利積累。其光學產品部門早已推出多款矽光子收發器,並積極展示其CPO與CPU、FPGA共同封裝的整合方案。
- Broadcom / Marvell：這兩家公司是全球網路交換器晶片的領導者,也是推動CPO技術標準化的核心力量。它們的ASIC晶片將是第一批大規模採用CPO技術的產品。
- 雲端服務商 (CSP)：Google、Meta、Microsoft、Amazon等雲端巨頭是CPO技術的最終使用者和需求方。為了打造更高效、節能的AI數據中心,它們正與上游供應商緊密合作,共同定義CPO產品的規格與發展路線。
投資CPO概念股前要留意的風險
儘管CPO前景廣闊,但作為一項新興技術,投資者在佈局相關概念股前,仍需保持審慎,並充分了解潛在風險。
- 技術尚未完全成熟：CPO的產業標準仍在制定中,包括光源規格、散熱方案、封裝良率等問題仍有待克服。技術路線的選擇可能影響個別公司的競爭力。
- 市場導入速度不如預期：雖然前景看好,但CPO的大規模商業化部署時間點仍存在不確定性。如果雲端服務商的導入速度放緩,可能會影響相關公司的營收預期。
- 高估值風險：部分CPO概念股因為搭上AI熱潮,股價可能已經提前反應了未來的樂觀預期,估值偏高。投資者需警惕追高風險。
- 產業競爭激烈：這是一個贏家通吃的市場,各大廠商都在投入巨資研發。技術或成本上稍有落後,就可能在競爭中被淘汰。
結論
總結來說,「CPO是什麼？」這個問題的答案,遠不止一種新的封裝技術。它是應對AI時代算力需求爆炸性增長的必然產物,是解決數據中心功耗和頻寬瓶頸的關鍵武器,更是推動半導體產業從電子時代邁向光電融合時代的重要里程碑。CPO透過將光學與電子元件的緊密結合,實現了前所未有的傳輸效率,為AI、HPC等應用的未來發展鋪平了道路。
從投資角度看,CPO產業鏈的崛起為市場帶來了清晰的投資脈絡,從美股的科技龍頭到台灣的半導體供應鏈,都蘊含著巨大的成長潛力。然而,機遇與風險並存。投資者在關注其廣闊前景的同時,也必須密切跟蹤技術發展的進程、產業標準的確立以及市場競爭的格局,理性評估風險,才能在這場由光引領的技術革命中抓住真正的價值。
常見問題 (FAQ)
Q1：CPO 和傳統的光收發模組有什麼不同？
主要差異在於「整合度」和「距離」。傳統光收發模組是獨立的「可插拔」元件,像USB隨身碟一樣插在交換器的前面板上,距離核心晶片較遠。而CPO則是將光學轉換功能「內建」到核心晶片的封裝內部,兩者緊密貼合。這種差異帶來了功耗更低、頻寬密度更高、延遲更短的核心優勢。
Q2：CPO 技術目前發展到哪個階段了？
CPO技術正處於從研發走向商業化部署的關鍵階段。目前,包括Intel、Broadcom在內的領導廠商已經推出了基於CPO技術的交換器樣品,並與主要的雲端數據中心客戶進行測試。業界普遍預期,CPO將在2025-2027年開始在大型數據中心實現規模化部署,首先應用於51.2T及更高速率的交換器上。
Q3：除了AI數據中心,CPO還有哪些應用場景？
雖然AI數據中心是CPO當前最主要的需求驅動力,但其高頻寬、低功耗的特性也使其在其他領域具有巨大潛力。未來,CPO技術有望應用於：
- 高效能運算（HPC）：用於科學研究、氣象預測等的超級電腦,同樣需要極高的節點間通訊頻寬。
- 電信網路：5G/6G基地台和核心網路的路由器也需要處理海量數據,CPO有助於提升其效能。
- 自動駕駛：車載電腦需要處理大量感測器數據,CPO有潛力應用於未來的車載高速通訊。
Q4：投資CPO概念股,應該關注哪些指標？
除了基本的財務指標外,投資者應特別關注：
- 技術領先性：公司是否掌握關鍵專利？其產品在功耗、良率等性能上是否具有競爭優勢？
- 客戶認證進度：產品是否已送樣給主要的雲端服務供應商（如Google, Meta）或網路設備商（如Cisco）並進入測試或認證階段？這是決定未來訂單的關鍵。
- 產業鏈地位：公司在其所處的產業鏈環節中是否具有難以替代的地位？例如,台積電在先進封裝領域的領導地位。
- 標準化參與度：公司是否積極參與CPO相關的產業標準制定？這反映了其在產業中的話語權。
權威資料可參考 Intel官方社區關於CPO的討論。
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