隨著人工智慧（AI）運算規模持續擴張，資料中心正面臨嚴峻的功耗與傳輸頻寬瓶頸，傳統插拔式光學模組的電訊號傳輸距離與能效已逐漸逼近物理極限。在此背景下，矽光子（Silicon Photonics）與共同封裝光學（Co-Packaged Optics，CPO）技術，正被視為突破下一代算力與互連瓶頸的重要解方。市場普遍預期，隨著高速交換晶片與光電整合技術逐步成熟，2026年可望成為CPO邁向商業部署的關鍵起點，包括輝達（NVIDIA）與博通（Broadcom）等巨頭紛紛重兵部署，並高度仰賴台積電先進封裝COUPE平台與 SoIC-X 技術，實現高密度光電整合架構。
然而，在硬體技術逐步邁向量產的同時，一場圍繞技術標準與專利布局的競爭也正悄然展開。2023年，國際光電互聯論壇（OIF）發布3.2T共封裝光學模組實施協議（Implementation Agreement），為高速光電互連建立跨廠牌互通的技術框架。隨著產業規格逐漸成形，國際晶片與網通設備大廠已在矽光子元件、光電封裝與高速互連架構等領域加速專利布局。若部分核心技術未來被納入標準或成為系統設計中的關鍵節點，相關專利可能逐步形成類似標準必要專利（SEP）的授權結構，對後續進入市場的廠商產生影響。當CPO逐步走向量產，台灣廠商身為重要供應鏈，更應留意未來誰掌握了關鍵專利與標準話語權。
插拔式模組面臨瓶頸，CPO成資料中心重要解方
輝達每年舉辦的科技盛會GTC 2026，將於3月16日至19日登場，輝達將發表新一代CPO交換器，宣示AI資料中心高速互連正式邁向光電共封裝時代。受惠於生成式人工智慧和大型語言模型的蓬勃發展，共同封裝光學市場正迎來變革性成長，並成為人工智慧資料中心領域最熱門的技術之一。專注於共封裝光學元件的新創公司Ayar Labs，在近期完成的一輪融資中籌集了5億美元，本輪融資由Neuberger Berman領投，公司估值達37.5億美元。其他知名投資者包括NVIDIA、AMD和聯發科[1]，凸顯了這項技術對半導體產業的戰略重要性。
近年來，光收發器技術正穩步朝著將光學元件更靠近特殊應用積體電路（ASIC）的方向發展。傳統上，插入交換器前面板的可插拔模組位於印刷電路板邊緣，長期以來一直是資料中心連接交換器和伺服器的標準解決方案。儘管這些模組因靈活性、易於更換和擴充性而廣受歡迎，但正面臨功耗上升以及單位前面板面積頻寬限制等日益嚴峻的挑戰。
在網路互連效率低下，人工智慧基礎設施正面臨瓶頸。隨著頻寬需求的爆炸式成長，銅纜消耗過多電力成為瓶頸，限制了每瓦和每美元的人工智慧吞吐量，共封裝光元件克服了這些障礙，使數千個 GPU 能夠作為一個統一的系統運行，並滿足超大規模人工智慧所需的能力。也讓CPO成為人工智慧和半導體龍頭廠商的關注焦點。
2026年：CPO技術邁入新里程碑
隨著全球資料中心面臨嚴峻的功耗與頻寬極限，傳統插拔式光收發模組的技術天花板已經浮現。為克服這些限制，業界已開始將光引擎向交換器ASIC附近遷移，以縮短用於電訊號傳輸的銅線。雖然這些近封裝（Near-packaged）方法改善了電氣性能，但仍偏離成熟的可插拔生態系統，且關鍵限制依然存在。因此，業內許多人士預期技術將直接過渡到如共封裝光學元件等完全整合的解決方案。根據研究機構IDTechEx發布最新報告[2]，明確指出共封裝光學元件將成為重塑未來十年資料中心基礎設施的核心。
CPO技術落地的最鮮明指標，來自NVIDIA在2025年GTC大會上震撼推出的兩款全新網路交換器平台Spectrum-X Photonics與Quantum-X Photonics。這兩大平台皆以CPO技術為基石，其核心正是採用台積電的系統單晶片（SoIC）技術。台積電利用其先進封裝SoIC技術，將「電子晶片」與「光子晶片」3D 堆疊在一起，解決了訊號傳輸的耗能問題，是實現共同封裝光學的關鍵。COUPE是一款尖端的矽光子整合系統和共同封裝光學平台，將多個積體電路、積體光路和光纖耦合器整合到單一封裝中，可減少耦合損耗，同時大幅加速晶片對晶片和機器對機器的通訊[3]。包含博通在內的網通巨頭，都已採用台積電的COUPE平台，進一步凸顯了3D整合與混合鍵結在CPO技術藍圖中不可撼動的戰略地位。
CPO的成功與否，高度仰賴先進半導體封裝技術的支援。這項技術必須能完美實現光子積體電路（PIC）與電子積體電路的高密度整合，並讓光引擎與交換器ASIC或XPU達成無縫連接。這牽涉到包含2.5D中介層、矽通孔（TSV）、扇出型晶圓級封裝（FOWLP），以及近期備受矚目、由混合鍵結（Hybrid Bonding）支撐的3D整合技術。
AI推升光互連需求，網路交換器成最大營收引擎
IDTechEx預估，2036年全球CPO市場規模將強勢突破200億美元，2026年至2036年的年複合成長率（CAGR）更高達37%，光通訊產業將正式邁入高整合度的全新紀元。在市場規模的爆發力上，IDTechEx預測CPO網路交換器將成為推升營收的最主要驅動力，未來的單一交換器最多將可整合16個CPO光積體電路。同時，針對人工智慧系統應用的光互連技術也將拿下約10%市占率。在高速運算應用對資料處理與通訊需求若渴的趨勢下，未來的每個AI加速器通常將配備1個光互連PIC，成為推升CPO市場的另一波強勁動能。
NVIDIA近日也宣布分別投資光通訊大廠Lumentum[4]與Coherent[5]各20億美元，並簽署多年度採購承諾，與先進雷射、光學產品的優先供貨權。此舉顯示未來的算力基礎設施將更依賴光學技術。TrendForce預期，基於矽光CPO的光互連技術，將率先導入在NVIDIA Rubin 世代機櫃間資料傳輸的Scale Out，並規劃將光互連整合至未來的Scale-up互連架構中，以實現更高的頻寬密度。2026年用於AI資料中心的光通訊模組中，CPO滲透率僅約0.5%。隨著矽光與CPO封裝技術逐漸純熟，預估至2030年左右，矽光CPO於AI資料中心的滲透率有機會達到35%水準，同時，新型態的光互連與Optical I/O等光學技術也可能陸續出現。
輝達vs博通：矽光子霸權爭奪戰全面開打
看準這波兆元商機，網通與AI晶片巨擘已提前亮劍。輝達陣營主攻GPU互連，輝達創辦人黃仁勳於2025年10月發布首款採用CPO技術的網路交換器Spectrum-X，並獲甲骨文與Meta力挺[6]。Spectrum-X將是連結百萬顆GPU「神經系統」的關鍵，其背後生態系集結了台積電COUPE技術、鴻海組裝、波若威（Browave）、Coherent、康寧、Fabrinet、Lumentum、SENKO、矽品精密工業（SPIL）、住友電工（Sumitomo Electric Industries）和天孚通信（TFC Communication）等台美供應鏈[7]，組成環環相扣的網路生態系。
另一方面，捍衛乙太網路90%市占率的博通，同步於2025年10月推出業界首款整合CPO技術的Tomahawk6-Davisson交換器，其單晶片102.4Tbps的交換容量創下業界紀錄，更藉由台積電COUPE技術將光學互連功耗狂降70%[8]。而無論是輝達還是博通，兩強的底層武器皆指向台積電。台積電的COUPE平台巧妙結合了6奈米電子積體電路（EIC）與65奈米光子積體電路（Photonic Integrated Circuit，PIC），並透過SoIC-X先進封裝技術實現。
觀察台積電的CPO戰略可分為三階段：第一代（2025-2026年）針對OSFP連接器提供1.6Tbps傳輸率；第二代（2026-2028年）將COUPE整合進CoWoS封裝，速度達6.4Tbps；第三代（研發中）則將直攻12.8Tbps並整合至處理器封裝內[9]。市場預測，AMD可能成為台積電 COUPE 技術的首批採用者，而輝達預計於2027年底量產的Rubin Ultra，也被視為可能首款導入COUPE的候選產品之一[10]。
下一波光學專利戰的起點？
回顧2023年4月，OIF正式發布「3.2T 共同封裝光學模組實施協議」，這項規範首次為高速資料中心光電互連建立跨廠牌互通架構，要求未來資料中心的光電介面必須具備跨廠牌的互通性[11]，標誌著矽光子與共封裝光學技術從實驗室走向產業化的重要里程碑。隨著互通規格逐漸收斂，相關技術路線也同步被固定下來，等同為下一代光電互連系統劃定了產業基準。
從標準框架逐步成形到市場大規模部署之間的過渡期，往往會出現一波密集的專利申請潮，對於長期投入相關研發的大型科技企業而言，這正是將技術方案轉化為專利資產的最佳時機。從 2023 年標準方向確立，到預期 2025至 2026年間資料中心開始導入矽光子與CPO方案，中間大約兩到三年的時間，往往正是大型科技企業密集申請專利、建立技術護城河的階段。目前，包括 Intel、Broadcom、Cisco等長期參與光互連標準制定的企業，都已在矽光子、光電封裝與高速互連架構等領域持續累積專利。當相關技術逐步被納入產業規格後，其中部分專利可能轉化為標準必要專利（SEP），或成為系統整合過程中難以迴避的關鍵技術。
對於台灣網通設備與封裝供應鏈而言，真正的風險不在於是否參與新技術，而在於在標準確立之後才開始進入量產環節。若在產品設計階段未及早盤點專利布局，未來一旦系統架構與互連介面固定，廠商可能面臨兩種不利情境：一是必須支付授權費用以取得關鍵專利使用權；二是被迫在既有產品架構上進行成本較高的專利迴避設計。台灣廠商身為重要供應鏈，必須著重在製造端握有繞不開的物理專利，未來在談判桌上就能大幅折抵 SEP的權利金。
因此，隨著矽光子與共封裝光學逐步走向商用化，台灣相關供應鏈除了投入製程與封裝能力外，也需要同步強化專利策略，包括提前進行專利地圖分析、累積交叉授權籌碼，或在系統架構與封裝流程上建立可防禦的技術路線。否則一旦產業進入大規模部署階段，專利授權談判的主導權很可能掌握在少數早期布局的國際大廠手中。
備註：
[1] 2026/3/3，Ayar Labs: Ayar Labs Closes $500M Series E, Accelerates Volume Production of Co‑Packaged Optics.
[2] IDTechEx: Co-Packaged Optics (CPO) 2026-2036: Technologies, Market, and Forecasts.
[3] 2024/4/24，Ansys：「Ansys與台積電為光學和光子學共同推出多物理平台，以滿足人工智慧、高效能運算矽晶片系統的需求」。
[4] 2026/3/2，NVIDIA: NVIDIA Announces Strategic Partnership With Lumentum to Develop State-of-the-Art Optics Technology.
[5] 2026/3/2，NVIDIA: NVIDIA and Coherent Announce Strategic Partnership to Develop Optics Technology to Scale Next-Generation Data Center Architecture.
[6] 2025/10/13，NVIDIA：「NVIDIA Spectrum-X 乙太網路交換器協助 Meta 與 Oracle 加速網路」。
[7] 2025/3/18，NVIDIA：「NVIDIA 宣布推出Spectrum-X Photonics共同封裝光學網路交換器， 擴展 AI 工廠至數百萬顆 GPU 的規模」
[8] 2025/10/8，Broadcom: Broadcom Announces Tomahawk® 6 – Davisson, the Industry’s First 102.4-Tbps Ethernet Switch with Co-Packaged Optics.
[9] 2024/5/1，Tom’s Hardware: TSMC details 12.8 Tbps on-package optical communications — an efficient silicon photonics interconnect for AI.
[10] 2025/1/22，Medium：「Himax為台積電矽光子 (COUPE) 關鍵AI上游贏家，2026–2028強勁成長動能之能見度顯著提升」。
[11] 2023/3/29，OIF: Implementation Agreement for a 3.2Tb/s Co-Packaged (CPO) Module.
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