台積電全球業務資深副總經理暨副共同營運長張曉強日前於2026技術論壇表示,若談到運算能力,沒有技術能超越電子(Electron);但若談到資料傳輸與通訊,則沒有技術能超越光子(Photon)。他認為,未來AI系統將持續結合先進製程、3D封裝與光通訊技術,進一步提升算力與能源效率,並笑稱未來除了CoWoS之外,市場還要記住新的關鍵字「COUPE」。
台積電業務開發副總經理袁立本指出,COUPE平台是台積電布局矽光子與共同封裝光學的重要技術基礎。相較傳統銅線連接,搭載COUPE的CPO架構可提升4倍功耗效率並降低90%延遲;若進一步整合至中介層上,則可達到10倍功耗效率與95%延遲降低效果。
台積電表示,全球首款採用COUPE技術的200Gbps微環調變器(MRM)預計於2026年量產,後續將推進至400Gbps、多波長及多列光纖陣列架構。
輝達指出,目前AI資料中心網路主要透過銅線與光纖兩種方式傳輸資料。只要距離允許,系統仍優先採用銅線,因其成本較低、可靠度較高且功耗較小,因此機櫃內GPU之間的NVLink互連多以銅線方案為主。不過,當AI系統規模擴展至跨機櫃甚至大型叢集時,傳輸距離已超出銅線能力範圍,光通訊便成為必要選項。
輝達表示,傳統光網路主要透過可插拔光模組進行光電轉換,但隨著頻寬持續提升,光模組所帶來的功耗逐漸成為AI資料中心的重要負擔。CPO的核心概念,就是將光引擎直接整合至交換器晶片封裝周圍,縮短訊號傳輸距離,降低訊號損耗與能源消耗,提升整體系統效率。
在技術架構上,NVIDIA Photonics採用200G SerDes共同封裝光學技術,整合MRM、台積電COUPE技術、客製化雷射光源與光纖陣列等技術。其中,客製化雷射設計可將所需雷射數量降至傳統架構四分之一,有助減少元件數量並提升系統可靠度。
目前展示的Spectrum-X乙太網路CPO交換器可提供400Tbps交換能力,支援128個800G連接埠或超過2000個200G連接埠,已開始向核心客戶出貨,預計下半年擴大生產,未來可望成為大型AI工廠的重要網路基礎建設。
相較傳統可插拔光模組,CPO最大差異在於光引擎已與交換器ASIC共同封裝,雷射光源則採外置設計。由於光引擎與交換器晶片距離大幅縮短,可減少訊號衰減與DSP補償需求,進一步降低每bit傳輸能耗。
可靠度方面,輝達指出,傳統光模組常見故障來源包括光纖接頭污染與雷射老化,而CPO系統採用外置雷射架構,並運作於水冷與恆溫環境中,可降低熱影響與元件老化風險。未來若需維修,最可能更換的將是外部光源模組,而非核心交換器或光引擎。
此外,輝達同步展示單晶片與四晶片兩種CPO架構,其中四晶片方案可將交換容量提升至單晶片約四倍規模,支援更大型GPU叢集,降低多層交換架構帶來的延遲與功耗問題。
對於市場關注的雙向傳輸(BiDi)技術,輝達表示,目前已有部分業者採用單條光纖搭配不同波長進行雙向傳輸的技術路線。相較之下,現階段輝達展示的800G方案採用4個發送、4個接收通道設計,每通道傳輸速度達200G,並採用相同波長架構。
至於未來是否導入BiDi等其他技術方案,輝達指出,仍須視製程平台相容性、系統整合難度及實際效益而定。換言之,若相關技術能與現有平台及製程架構高度相容,將有助於後續導入與產品化進程。
至於市場關注的磷化銦(InP)雷射供應議題,輝達認為,目前市場壓力主要來自高功率、高規格雷射產品的技術門檻與良率限制,而非原材料產能不足。由於符合AI資料中心需求的高階雷射產品比例有限,高階光通訊供應鏈短期內仍將維持相對吃緊狀態。
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