硅光子与CPO技术推动全球数据中心革命，BM领跑下一代交换器市场

　　随着资料的传输量日益增加，交换器升级趋势明确，CPO 相关概念股受到市场追捧，虽然目前相关技术仍在起步阶段，但预计在未来五年将迎来快速成长。

　　在今年九月举行的2023台湾省国际半导体展中，台积电、日月光投控高层分享硅光子技术（Silicon Photonics）的进度，硅光子一跃而成市场热门话题。根据国际半导体产业协会（SEMI）指出，全球硅光子市场规模将从2022年的126亿美元，成长至30年的786亿美元，年均复合成长率达25.7%，而AI产业将扮演硅光子产业成长的重要推手，由于各项网路应用全面展开，对于资料传输、存储、运算速度已不可同日而语，各大科技巨擘不断追寻更高速、更节能的技术与产品，也使得云端运算和超大规模资料中心对硅光子技术有了迫切的需求。

　　过去，「集成电路」是将上亿个电晶体微缩在1片芯片上，进行各种复杂的运算，而硅光子是1种「集成光路」，是电子与光子结合的技术，将光路微缩成1小片芯片，芯片内的线路均使用可导光材质，这些线路被称为「光波导」，而光可以在光波导中进行传输，从而实现高速率、低功耗的数据传输，而硅光子技术的最终愿景是全面以光信号代替电信号，被视为是新1代半导体技术，不过目前实务上仍有许多问题仍待克服。

　　在目前的资料中心里，资料传输是通过可插拔式光收发模组将芯片的电信号转换成光信号，再借由光纤传送至资料中心其他的交换器、服务器当中。而在光收发模组中，会需要光接收器来接收光信号，转换成电信号后，还需要放大器来将电流信号放大。

　　截至2021年底，全球已有728个超大型资料中心，根据 Synergy Research Group 公布的数据显示，预估到26年全球超大型资料中心数量将达1200座，而美国将成此类设施的最大单一市场。随着生成式AI逐渐商用化，AI服务器在模型训练阶段需在资料中心内部进行大量运算，此外也要求极高的资料传输速率，若是借由传统可插拔式光收发模组的方式进行资料传输会面临严重的信号损失，并延长模型训练时间导致耗电量增加，根据博通（Broadcom）公布数据显示，若采用传统可插拔式光收发模组，以铜线为媒介在PCB上传递，当信号传输速度上升至200G时，信号损失将会超过每公尺可以接受的损耗量约20DB，也就是信号的衰减量达100倍，为了提高传资料传输速度，且避免信号流失，将传统光收发模组中光通信元件与交换器芯片整合，减少资料传输路径的共同封装光学技术（Co-Packaged Optics; CPO）成为各大半导体厂的兵家必争之地。

　　目前CPO技术主要由美国交换器IC设计大厂所推动，包括 Broadcom、Nvidia、思科（Cisco）等，而现阶段以 Broadcom 的技术最为领先，且在交换器（Switch）市场上拥有高度话语权。

　　Broadcom 强项主要在网通领域，专门研发交换器、路由器IC，客户包含1般硬件品牌商、电信服务供应商（如 AT&T、Verizon 等）以及超大型资料中心（如 Microsoft、Amazon、Meta、Google 与阿里巴巴等）。而根据终端应用的不同，Broadcom 产品又可分为以下三中，分别为针对超大型资料中心，提供最大化频宽的 Tomahawk、针对企业用户的 Trident 与专为AI工作负载设计的 Jericho。

　　Broadcom 在近年接连推出频宽达 25.6Tbps 的 Tomahawk 4 与频宽达 51.2 Tbps 的 Tomahawk 5 交换器IC，Broadcom 表示，1台配备有 Tomahawk 5 的交换器将能替代48台搭载 Tomahawk 1 的交换器。由于 Broadcom 在 Tomahawk 4、5 均推出使用插拔式光收发模组与CPO封装技术的版本，而CPO与插拔式光收发模组技术不同，是将光引擎、交换器芯片、RF射频芯片等共同封装，减少过去信号传输需经过多个媒介，包含连接器、PCB、IC载板等，进而降低信号与能量的损失。

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