臺積電、博通等追逐的CPO，是什麼？

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早在一年多前，硅光子與元件封裝在處理器芯片旁邊，縮短電訊傳輸距離、提高傳輸速度同時降低能耗。

CPO 的發展在這一年來出現了大躍進，從頂尖的IC 設計公司輝達、博通、超微，到晶圓製造公司臺積電、英特爾，再到專業封測廠日月光都陸續提出相關解決方案，甚至在市場上亮相的時間也提前至2025 年，打破原先業界認為還需多年發展的預期。

調研機構Yole Group 的預估是，2025 年到2026 年CPO 的概念將被認為可行，而2027-2029 年則會進入試產，要到2029 年纔會進入量產階段。不過，就連摩根士丹利證券都在最新報告中強調，以目前業內的調查來看，CPO 的發展時程會比Yole 預期的快速許多。

而CPO 技術能迅速推進的關鍵仍是在於──AI 芯片。

日月光執行長吳田玉就在剛舉行的「硅光子產業聯盟成立大會」就直指，「硅光子已經研發很多年，雖然有技術但很貴，一直停留在研發和少量生產階段。不過，因為AI 發展帶來的壓力，所有技術都會被強迫加速前進，會比原本預計要更快。」

為什麼AI 的發展大幅加快了硅光子與CPO 的發展，臺積電研發副總經理徐國晉在今年SEMICON 簡報結尾時是這麼説：「算力和能效是AI 時代下大家最渴求的兩項要素。」他也提到，人類逐步進入AI 人工智能年代，每3~4 個月的資料傳輸量會倍增，是過去沒辦法想像的多。

從實際數字來看，過去20 年的時光中，電腦算力（FLOPs）成長了6 萬倍，然而記憶體頻寬卻僅成長100 倍、I/O 頻寬更是隻有30 倍的成長，造成和電腦算力成長之間的巨大差距。爲了滿足日益增加的算力需求，但同時要追求能耗的下降，半導體廠紛紛嘗試起透過先進封裝整合光學I/O 技術，在結合xPU（包括CPU、DPU、GPU、TPU、FPGA 和ASIC）與HBM 的AI 芯片中實現基於光學的互連，大幅縮減資料傳輸的距離，同時實現更高傳輸速度和大頻寬，而這里的先進封裝，指的正是CPO。

英特爾是這樣描述CPO 的技術：以光學I/O 替換CPU 與GPU 中的電氣I/O 傳輸數據，就像用汽車、卡車替代馬車分送貨物，可增加運送距離與貨物量、不受運送範圍和容量的限制。

CPO 技術的突破無疑是將AI 芯片的發展推向全新的里程碑。從近一年來成為雲端業者最重要的AI 芯片委外設計廠商博通的簡報中，就能感受到業界對這項技術的投入與期盼。由博通打造、採用CPO 封裝技術的AI 芯片，預計將在2025 年亮相，而從博通的技術藍圖來看，到了2027 年與2028 年，升級版芯片也將陸續推出。

這些技術突破也不僅限於IC 設計領導廠商與晶圓製造公司，封測龍頭日月光也早已看到這個發展趨勢並進行技術佈局。根據日月光前瞻技術開發處處長林弘毅在硅光子論壇的簡報，透過先進封裝技術結合小芯片（chiplet）和光學I/O 的芯片，可以增進10 倍的頻寬密度、減少5 倍的I/ O 能耗。相對應的CPO 解決方案，日月光則是預計在2026 年推出。

然而，儘管在AI 浪潮驅動下，半導體產業全力衝刺硅光子與CPO 技術，目前的發展仍需要突破半導體制程整合進度，以及CPO 生產良率與維護成本的瓶頸。這些技術尚待克服的障礙需要的不只是單一廠商的技術突破，更是整個供應鏈的偕同。徐國晉就在其演講中強調，生態系的建立是硅光子技術從研究階段向商用化前進的關鍵。

所幸，加速硅光子與CPO 發展已成業界共識，從IC 設計、EDA、雷射、晶圓代工、記憶體到封裝測試廠，以及系統廠都正致力於技術突破與整合，加上硅光子產業聯盟也已正式成立，硅光子與CPO 未來幾年的發展無疑令業界相當期待。