▲日月光集團。（圖／記者高兆麟攝）
記者高兆麟／綜合報導
日月光半導體（3711）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（<5 pJ/bit）的功耗並且大幅增長帶寬。隨著人工智慧（AI）技術的普及，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（AI Silicon）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，日月光致力於通過我們的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。我們的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：「我們的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。在日月光，我們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。
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