隨著資料中心持續擴大規模，以及 AI 工作負載變得愈來愈龐大，客戶正尋求更有效率的方法來傳輸大量資料，同時控制功耗與散熱問題。其中，能有效縮短資料在運算硬體內部傳輸距離的共同封裝光學（Co-Packaged Optic，CPO），即為現行能滿足這些需求的嶄新硬體設計策略。
編譯／酷魯
儘管 CPO 有潛力成為改變資料中心效能與能源效率的重大技術突破，但關鍵在於該技術究竟有多大的實用性？而它距離大規模普及又有多遠？同時，該技術需要在封裝級測試（亦稱 FT 最終測試）具備多模態測試能力，隨著 CPO 量產擴大，其測試困難度與成本也將大幅提升。除此之外，近封裝光學（Near-Packaged Optics，NPO）也逐漸成為滿足同樣需求的另一個重要技術途徑。
根據集邦科技（TrendForce）預估，CPO／NPO 光互連（Optical Interconnect）市場將大幅成長，市場規模將從 2025 年約 1 億美元，擴大至 2030 年超過 390 億美元。至於可插拔光收發器（pluggable optical transceiver）市場預計仍將維持相當規模，2030 年市值將近 260 億美元。
光收發器與處理器的強強整合，整合距離從數公分縮短至數公釐
在探討了 CPO 的市場潛力之後，讓我們進一步了解 CPO 到底是什麼，以及業界看好它的原因。所謂共同封裝光學（Co-Packaged Optics，CPO）是指將光收發器（optical transceivers）與處理器以相隔僅數公釐（mm）之極近距離整合在同一封裝之內的一種先進封裝技術。
其中，光收發器的主要工作是將電訊號轉換為能在處理器與網路之間互傳資訊的光訊號。透過 CPO 技術，讓這個傳統可插拔元件與處理器間的距離從數公分縮短至數公釐。
功耗效率最高提升 350%，網路頻寬最高提升 1,000%
相較於傳統硬體設計，CPO 能帶來的最大效益在於功耗效率與網路頻寬的大幅提升。首先，隨著網路與處理器之間傳輸資料過程中所需能耗的大幅降低，其功耗效率最高可提升 350%。其次，由於光收發器與處理器之間的距離縮短，使得更多資料能在更短時間內完成傳輸，進而讓網路頻寬最高提升 1,000%。
儘管 CPO 的優勢非常可觀，但對於想要導入 CPO 技術的組織而言，仍存在一些挑戰。雖然目前市場上已經出現支援 CPO 的設備，但僅有少數供應商能夠提供相關產品。其中，尤其雷射光源的供應不足，偏偏它又是製造 CPO 硬體不可或缺的關鍵元件，益使得擴大量產規模變得相當困難。
雖然 CPO 整體功耗較低，但它在更小的空間內整合了更強大的運算能力。這可能導致熱量高度集中，讓熱管理變得十分困難，需要能有效散熱的冷卻系統。
另外則是有關維護上的難度與限制問題。由於 CPO 將光收發器與處理器整合在同一封裝內，因此難以單獨拆卸或更換光收發器進行維護。不僅如此，與傳統網路硬體不同的是，目前大多數 CPO 解決方案仍依賴專有光收發器。這使得使用者無法自行更換第三方元件，徒增維護難度不說，更讓企業因為有過度依賴單一供應商的疑慮而有所卻步。
可靠 DIB + 資料管理 + 光電整合 ATE，打造量產千萬 CPO 最佳測試方案
隨著資料中心需求爆炸性成長，CPO 預估年產量將從 100 萬顆擴大至數千萬顆，這將對從晶圓測試到系統層級測試的整體測試製造流程造成壓力。CPO 同時包含電子 IC 與光學 IC，因此封裝完成後的最終測試方案必須符合成本效益地同時測試這兩種晶片。但令人頭痛的是，目前每一種 CPO 設計幾乎都是獨一無二的，因此量身打造的測試單元解決方案十分昂貴。
半導體晶圓測試方案商愛德萬測試（Advantest America）研究與創投副總裁 Ira Leventhal 表示，就 CPO 封裝測試而言，這是一個快速演進的領域，無論是元件本身還是製造流程都在持續變化。尤其在邁向大規模量產時，關鍵挑戰在於如何管理這些變異性，同時持續改善成本、產能與品質。愛德萬測試的重點是開發具備彈性且可擴充的測試架構，使其能夠因應這種演進，並提供一條明確的量產就緒路徑。
半導體自適性分析平台 yieldWerx 執行長 Aftkhar Aslam 表示，目前大部分關於 CPO 測試的討論，仍集中在測試單元本身——例如測試插槽、光纖對準、測試分選機及測試治具。但大家往往低估了測試完成後資料處理的重要性，唯有拼湊出單一元件的完整資訊，才能實現 CPO 產業的擴大量產。關於自動化測試設備（ATE），Aslam 認為，其最容易改善的方向之一，未必是增加更多量測能力，而是更有紀律地管理資料輸出方式。
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Leventhal 表示，目前光學連接器領域存在太多不同方案，而現階段我們也看不到哪些技術會明顯勝出。隨著產業從解決技術挑戰逐步邁向高量產挑戰，那些在設計階段就充分考慮可製造性與可測試性的連接器供應商，最終將成為業界優先採用的方案。
總之，若沒有可靠的測試載板（DIB）、完善的資料管理機制，以及能夠無縫整合光學與電性儀器的自動測試設備（ATE），CPO 的年出貨量將無法從 100 萬顆擴展至數千萬顆。要建立兼具可製造性與合理成本效益的量產方案，仍需要進一步開發與完善相關技術。
未來處理器有望直接整合光收發器，不需依賴交換器就能享受 CPO
具體而言，目前 CPO 仍處於實驗性技術階段，而非成熟的量產解決方案。儘管博通（Broadcom）等硬體供應商已經推出 CPO 交換器產品，但截至目前為止的資料中心 CPO 實際部署案例，仍然多半屬於 Meta 等雲端巨頭所進行的實驗性計畫。
這可能因為當前資料中心尚未面臨網路容量瓶頸，再加上 CPO 交換器價格昂貴，所以市場仍缺乏大量迫切的導入需求。更值得注意的是，由於交換器僅佔資料中心整體耗電量的一小部分，儘管 CPO 能顯著提升交換器的能源效率，但對整體節能效益的助益並沒有想像中那麼大。
未來，資料中心甚至可能不需依賴交換器就能享受 CPO 帶來的好處，因為屆時處理器本身便可直接整合光收發器。目前 NVIDIA 正朝此方向進行開發，或許這會是未來 CPO 蓬勃發展的另一項關鍵促因。
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