AI 伺服器與大型語言模型需要在大量 GPU 之間快速交換資料。當交換器頻寬持續提升，傳統高速電訊號在電路板上的傳輸，逐漸面臨功耗、散熱、訊號完整性與面板密度等挑戰。因此，CPO、LPO、NPO、矽光子與 Optical I/O 成為資料中心光互連的重要關鍵字。
但對光學元件及封裝製造端而言，真正的問題不只是「資料傳得多快」，還包括 V-Groove、FAU、微透鏡陣列與光學元件能否在要求的幾何公差內完成加工、組裝與對準。本文先解釋不同光互連架構，再帶您理解這些技術如何轉化為實際量測需求。
先看結論：CPO 是把光學引擎配置在交換器 ASIC 附近，甚至整合於同一封裝或基板中，以縮短高速電訊號路徑。它適合高頻寬、高密度的 AI 資料中心，但也會提高光纖耦合、幾何公差、散熱、測試與維修的複雜度。
一、CPO 是什麼？適合使用在哪裡？
CPO 是 Co-Packaged Optics 的縮寫，常譯為「共封裝光學」或「共同封裝光學」。核心概念是讓光學引擎靠近交換器 ASIC，縮短高速電訊號需要經過的電路板走線，再利用光纖完成較長距離的傳輸。
AI 資料中心
支援 GPU 叢集與大型 AI 系統所需的高頻寬、低延遲網路連接。
高速交換器
適用於高密度乙太網路及其他高速資料中心交換架構。
矽光子整合
結合光子晶片、電子晶片、光纖陣列及微光學元件的先進封裝。
CPO 並不是所有系統的唯一答案。傳統可插拔光模組仍具備維修方便、模組化及供應鏈成熟等優勢；實際選擇仍須考慮頻寬、功耗、散熱、成本、可靠度及維護方式。
二、傳統可插拔、LPO、NPO、CPO 有什麼不同？
傳統可插拔
維修與更換較方便
LPO
簡化模組內訊號處理
NPO
兼顧縮短路徑與模組化
CPO
電訊號路徑最短
圖 1｜光學引擎愈靠近交換器 ASIC，高速電訊號路徑通常愈短；各架構仍需在功耗、維護與封裝複雜度之間取捨。
| 架構 | 光學引擎位置 | 主要特點 | 需要注意 |
|---|---|---|---|
| 傳統可插拔 | 設備面板 | 方便插拔、維護成熟、供應鏈完整 | 高速電訊號路徑較長，速率提高後設計難度增加 |
| LPO | 設備面板 | 簡化或移除模組內 DSP，降低部分功耗與延遲 | 對主機端訊號品質、鏈路設計與互通性要求較高 |
| NPO | ASIC 附近 | 縮短高速電訊號距離，保留一定模組化空間 | 連接器、散熱、維修與封裝整合仍具挑戰 |
| CPO | 與 ASIC 位於同一封裝或基板附近 | 縮短高速電訊號路徑，適合高頻寬與高密度系統 | 光纖耦合、幾何公差、熱管理、良率及維修較複雜 |
容易混淆的地方：矽光子是一種製作光學元件與光路的技術平台；CPO 是電子與光學元件的系統／封裝架構。CPO 可以採用矽光子，但矽光子產品不一定都是 CPO。
三、為什麼 CPO 在近期受到高度關注？
CPO 正從研究概念逐步進入產品開發、供應鏈整合與標準化階段。產業關注焦點也從「是否可行」，轉向「如何提升耦合效率、控制封裝公差、改善散熱與量產良率」。
NVIDIA
公布採用矽光子與共封裝光學的交換器發展方向，顯示 AI 網路正在尋找更節能的光互連方式。
Broadcom
持續推進高容量 CPO 交換器與光學引擎整合，反映高速網路的實際產品化需求。
TSMC COUPE
聚焦電子晶片與光子晶片的整合，帶動先進封裝、耦合與量測需求。
OIF
推動 224G、NPO、1.6T 與 3.2T 等相關互通工作，協助供應鏈建立共同規格。
四、CPO 封裝為什麼需要精密量測？
CPO 封裝同時涉及光、電、機構與熱管理。即使單一元件尺寸合格，只要光纖、波導、透鏡與耦合結構的相對位置或角度超出允許範圍，仍可能增加後續組裝與光學耦合風險。
| 元件／製程 | 常見問題 | 建議確認項目 | 可評估的信裕產品 |
|---|---|---|---|
| V-Groove | 溝槽加工偏差造成光纖位置不一致 | 深度、角度、Pitch、輪廓及一致性 | UA3P｜直接相關 |
| FAU／光纖陣列 | 端面、突出量或高度差影響組裝與對準 | 高度差、端面輪廓、Pitch、相對位置 | UA3P｜直接相關 |
| MLA 微透鏡陣列 | 單元形狀或排列差異影響光束控制 | Sag、曲率、輪廓、Pitch及陣列一致性 | UA3P｜直接相關 |
| Prism／自由曲面元件 | 面形或相對角度超差 | 三維輪廓、角度、段差及面形誤差 | UA3P｜直接相關 |
| 光學組裝／治具 | 元件傾斜、平台不平行或位置漂移 | Tilt、高度、平行度與多軸位移 | Katsura｜製程延伸相關 |
這裡的核心邏輯不是「CPO 熱門，所以放入所有產品」，而是先確認客戶正在處理哪個元件、哪一項公差、哪個製程階段，再選擇合適的量測原理。
五、信裕電業可以提供哪些量測技術？
1. Panasonic UA3P：精密元件三維輪廓與幾何量測
Panasonic UA3P 是超高精度三次元輪廓量測儀，融合微力接觸式探針與雷射干涉定位，可用於精密光學元件、模具、V-Groove、FAU、微透鏡陣列及稜鏡等元件的三維幾何量測。依信裕產品資料，部分機型可提供 0.01 µm 等級的量測準確度、低至 0.05 mN 的探針測力，並支援最高 75° 的量測角度；實際規格仍應依機型、探針、樣品與量測條件確認。
圖 2｜Panasonic UA3P 可用於 V-Groove、FAU、MLA 與其他精密光學元件的輪廓及幾何形狀量測。
微力接觸式掃描
以恆定微小測力追蹤樣品表面，在適當條件下降低精密表面的受損風險。
雷射干涉定位
同步取得 X、Y、Z 三維座標，用於輪廓、角度、Pitch及面形分析。
加工誤差回饋
量測結果可作為加工補正、模具修正與製程改善的參考資料。
查看完整產品資訊：UA3P 超高精度三次元輪廓儀
2. Katsura 傾角與 5D／6D 感測器：對準、傾斜與多軸位移監測
當問題從「零件幾何形狀」進一步延伸到「組裝後的位置、傾斜與平行度」，可評估 Katsura 非接觸式雷射感測方案。不同機型可用於傾角、高度及多自由度變化的量測，適合精密平台校正、治具確認、預對準或設備整合評估。
✓ 這些設備可以協助
- 量測三維輪廓、尺寸與幾何形狀
- 確認V-Groove、FAU、MLA等元件一致性
- 監控傾角、平行度與多軸位置變化
- 提供加工補正與製程改善依據
! 不能直接取代
- 插入損耗與回波損耗測試
- 眼圖、BER與高速電性驗證
- 完整的熱循環與可靠度試驗
- 所有樣品皆適用的單一量測方法
六、如何選擇適合的 CPO 量測方案？
選擇設備前，不應只比較解析度或精度數字。量測方式是否適合，取決於量測目標、樣品材質、表面狀態、公差與製程階段。
建議準備：樣品圖面、材質、尺寸範圍、重要公差、表面狀態、量測位置、工作距離限制，以及目前遇到的良率或對準問題。資料愈完整，愈容易快速判斷可行的量測方式。
七、常見問題 FAQ
CPO 和矽光子是同一項技術嗎？
不是。矽光子是製作光學元件與光路的技術平台；CPO 則是把交換器 ASIC 與光學引擎緊密整合的封裝架構。CPO 可以採用矽光子，但矽光子產品不一定都是 CPO。
LPO、NPO 和 CPO 是依序取代的關係嗎？
不一定。三者在光學引擎位置、功耗、維護性與封裝複雜度上各有取捨，可能依照不同系統需求長期並存。
1.6T 光模組就一定是 CPO 嗎？
不一定。1.6T 代表傳輸容量，仍可能採用傳統可插拔、LPO、NPO 或 CPO 等不同架構，必須查看實際產品設計。
UA3P 可以直接量測插入損耗或 BER 嗎？
不可以。UA3P 主要量測三維輪廓與幾何形狀；插入損耗、回波損耗、眼圖及 BER 需要使用對應的光學或高速電性測試設備。
詢問 CPO 量測方案前，需要準備哪些資料？
建議準備樣品圖面、材質、尺寸範圍、重要公差、表面狀態、量測位置、工作距離限制，以及目前遇到的良率或對準問題。
