隨著5G、生成式AI等新興應用迅速發展，對資料的傳輸量與傳輸速度要求也愈加提高，為了滿足高速低延遲的資料傳輸需求，運用共同封裝模組技術(Co-packaged optics，CPO)整合光電元件，使得晶片開發者獲得更多通訊頻寬，不僅能實現高速低延遲的資料傳輸，而且讓傳輸資料時所消耗的電力也大幅減少，符合當今全球低碳節能的要求，也正因為擁有上述之優勢的CPO，將成為下一代高速網通晶片的關鍵技術之一。

在目前資料中心裡的資料傳輸過程，主要是透過插拔式光收發模組(Pluggable Module)將晶片的電訊號轉換成光訊號，再藉由光纖傳送至其他的交換器、伺服器當中；或是採用板上光學方案(On-Board Optics)，將光收發模組移到PCB板上，使其更靠近晶片的位置，有效降低傳輸耗損並提升速度。

而近期市場討論度相當高的CPO技術主要是要將電子積體電路(EIC)與光子積體電路(PIC)共同裝在同個載板上，形成模組與晶片的共同封裝，進而取代過去的光收發模組，讓光引擎更加地靠近CPU、GPU與ASIC，縮短電的傳輸路徑，大幅減少傳輸耗損和訊號延遲。

由於目前主流的通訊基礎設施仍使用400G的可插拔式光收發模組，預期進入800G之後，甚至是1.6T或更高的傳輸速度時，為有效解決散熱、功耗與訊號衰減的問題，搭載CPO技術的交換器滲透率將明顯提升。

根據Yole預估，全球矽光子市場規模到2027年將超過50億美元，年複合成長率達30%，其中在全球光訊號互連市場規模將從22年的0.38億美元，成長至28年的1.37億美元，年複合成長率達24%，而從28年以後，由AI、機器學習(ML)需求所驅動的CPO與Optical I/O為主的產品進一步放量，將迎來新一波成長動能，到了33年市場規模將再成長至26億美元，年複合成長率達80%。

近期摩根士丹利證券(Morgan Stanley)也發布了CPO產業的研究報告，看好CPO市場規模將在2023～30年間以172%的年複合成長率擴張，預計30年達到92.66億美元，並且在樂觀的情境下，年複合增長率可高達210%，市場規模將突破230億美元。

網通晶片大廠博通(Broadcom)在22年8月推出Tomahawk 4的交換器晶片Humboldt，功耗、成本皆較上1代交換器晶片節省5成，緊接著在23年3月正式發表 Tomahawk 5交換器晶片Bailly，效能持續提升，並於去年開始量產。根據Broadcom提供的數據顯示，1台配備有Tomahawk 5的交換器將能替代48台2014年推出的Tomahawk 1交換器，而目前800G模組的功耗為13～15Ｗ，Tomahawk 5則可將功耗降至4.8Ｗ以下。

隨著ChatGPT所帶起的生成式AI對運算需求提升，傳統晶片模組在功耗問題已浮上檯面，因此光纖、晶片整合的CPO技術已成為下一代趨勢，光通訊業者認為，交換器傳輸速度進入800G甚至是未來的1.6TB之後，將正式進入CPO的天下。根據Light Counting研究顯示，預計2022～27年CPO技術的年復合成長率達19%，預計在27年成為資料中心市場主流。

目前市場上除了Broadcom有推出交換器晶片之外，繪圖晶片大廠輝達(Nvidia)在20年以69億美元收購Mellanox後也切入交換器晶片領域，專攻高效能運算、資料中心、雲端運算與儲存等市場，目前Nvidia的網路解決方案包括InfiniBand和乙太網兩大類，其中用於基礎大語言模型(LLM)訓練的AI資料中心，客戶可以選擇高效能的InfiniBand交換器(Quantum系列)；另外用在AI推理方面，客戶可以選Nvidia的乙太網路交換器(Spectrum系列)。

大摩認為，Broadcom與Nvidia將扮演CPO產業發展的關鍵推動者，其中輝達有望在今年的GTC大會上展示一些CPO解決方案，並且有望在今年下半年量產Quantum CPO交換器，明年量產Spectrum CPO交換器。

晶圓代工大廠台積電(2330)在去年舉行的北美技術論壇當中，展示其矽光子技術研發進度，並表示將在今年完成支援小型插拔式連接器的緊湊型通用光子引擎(COUPE)技術驗證，該技術可應用於1.6T可插拔式光收發器，可降低兩倍功耗，明年台積電將進一步把COUPE技術整合到CoWoS封裝中，實現光連接直接導入封裝，可降低5倍功耗，而CPO技術的最終目標將是利用3DIC進行COUPE on CoWoS interposer，即CPO與XPU(CPU、GPC和其他處理器)的光學引擎解決方案，實現XPU與CPO之間的互連。

在去年9月舉行的半導體展當中，由台積電(2330)與日月光投控(3711)號召組成的SEMI矽光子產業聯盟(SiPhIA)正式成軍，試圖建構全球最完整的矽光子聚落生態系，聯盟成員涵蓋聯發科(2454)、鴻海(2317)、廣達(2382)、友達(2409)、穎崴(6515)、旺矽(6223)、上詮(3363)、波若威(3163)、聯鈞(3450)、聯亞(3081)、采鈺(6789)、弘塑(3131)、辛耘(3583)、萬潤(6187)等超過80家業者。

在CPO產業鏈當中，大摩重點關注台積電、日月光投控、上詮、萬潤等核心業者，其中，在光纖陣列元件(FAU)領域存在獨特優勢的上詮，大摩認為作為首階段唯一的FAU供應商，上詮憑藉與台積電的密切合作關係、卓越的產品品質等優勢，在產業鏈中占據關鍵地位；為FAU客戶提供光學耦合設備的萬潤，預計從明年上半年開始，這1項業務將為萬潤帶來顯著的營收貢獻，其產品的平均售價和毛利率將顯著高於現有的CoWoS產品線；另外，先前黃仁勳訪問了矽品潭科廠，大摩推測此舉表明日月光很可能成為輝達Rubin CPO SiP生產的關鍵合作夥伴，該廠將成為明年CPO SiP的主要生產基地。

由於矽光子屬於半導體前端製程的一環，隨著電晶體密度持續增加，資料傳輸量持續提升，對耗能的要求必須更有效率，在這些之各項要求下和現有的金屬材料銅線的極限有所衝突，光是目前業界的唯一解方，看好台灣因擁有從晶片設計、晶圓製造前與後段、伺服器系統、光通訊元件、光電模組、測試與設備等完整供應鏈，未來矽光子產品的量產關鍵在於成本與自動化，若成功整合各領域資源，將成為台灣發展矽光子產業的優勢。