随着人工智能（AI）运算规模持续扩张，数据中心正面临严峻的功耗与传输带宽瓶颈，传统插拔式光学模块的电讯号传输距离与能效已逐渐逼近物理极限。在此背景下，硅光子（Silicon Photonics）与共封装光学（Co-Packaged Optics，CPO）技术，正被视为突破下一代算力与互连瓶颈的重要解方。市场普遍预期，随着高速交换芯片与光电整合技术逐步成熟，2026年可望成为CPO迈向商业部署的关键起点，包括英伟达（NVIDIA）与博通（Broadcom）等巨头纷纷重兵部署，并高度仰赖台积电先进封装COUPE平台与 SoIC-X 技术，实现高密度光电整合架构。
然而，在硬件技术逐步迈向量产的同时，一场围绕技术标准与专利布局的竞争也正悄然展开。2023年，国际光电互联论坛（OIF）发布3.2T共封装光学模块实施协议（Implementation Agreement），为高速光电互连建立跨厂牌互通的技术框架。随着产业规格逐渐成形，国际芯片与网通设备大厂已在硅光子组件、光电封装与高速互连架构等领域加速专利布局。若部分核心技术未来被纳入标准或成为系统设计中的关键节点，相关专利可能逐步形成类似标准必要专利（SEP）的授权结构，对后续进入市场的厂商产生影响。当CPO逐步走向量产，更应留意未来谁掌握了关键专利与标准话语权。
插拔式模块面临瓶颈，CPO成数据中心重要解方
英伟达每年举办的科技盛会GTC 2026，将于3月16日至19日登场，英伟达将发表新一代CPO交换器，宣示AI数据中心高速互连正式迈向光电共封装时代。受惠于生成式人工智能和大型语言模型的蓬勃发展，共封装光学市场正迎来变革性成长，并成为人工智能数据中心领域最热门的技术之一。专注于共封装光学组件的新创公司Ayar Labs，在近期完成的一轮融资中筹集了5亿美元，本轮融资由Neuberger Berman领投，公司估值达37.5亿美元。其他知名投资者包括NVIDIA、AMD和联发科[1]，凸显了这项技术对半导体产业的战略重要性。
近年来，光收发器技术正稳步朝着将光学组件更靠近特殊应用集成电路（ASIC）的方向发展。传统上，插入交换器前面板的可插拔模块位于印刷电路板边缘，长期以来一直是数据中心连接交换器和服务器的标准解决方案。尽管这些模块因灵活性、易于更换和扩充性而广受欢迎，但正面临功耗上升以及单位前面板面积带宽限制等日益严峻的挑战。
在网络互连效率低下，人工智能基础设施正面临瓶颈。随着带宽需求的爆炸式成长，铜缆消耗过多电力成为瓶颈，限制了每瓦和每美元的人工智能吞吐量，共封装光组件克服了这些障碍，使数千个 GPU 能够作为一个统一的系统运行，并满足超大规模人工智能所需的能力。也让CPO成为人工智能和半导体龙头厂商的关注焦点。
2026年：CPO技术迈入新里程碑
随着全球数据中心面临严峻的功耗与带宽极限，传统插拔式光收发模块的技术天花板已经浮现。为克服这些限制，业界已开始将光引擎向交换器ASIC附近迁移，以缩短用于电讯号传输的铜线。虽然这些近封装（Near-packaged）方法改善了电气性能，但仍偏离成熟的可插拔生态系统，且关键限制依然存在。因此，业内许多人士预期技术将直接过渡到如共封装光学组件等完全整合的解决方案。根据研究机构IDTechEx发布最新报告[2]，明确指出共封装光学组件将成为重塑未来十年数据中心基础设施的核心。
CPO技术落地的最鲜明指标，来自NVIDIA在2025年GTC大会上震撼推出的两款全新网络交换器平台Spectrum-X Photonics与Quantum-X Photonics。这两大平台皆以CPO技术为基石，其核心正是采用台积电的小外形集成电路（SoIC）技术。台积电利用其先进封装SoIC技术，将「电子芯片」与「光子芯片」3D 堆栈在一起，解决了讯号传输的耗能问题，是实现共封装光学的关键。COUPE是一款尖端的硅光子整合系统和共封装光学平台，将多个集成电路、积体光路和光纤耦合器整合到单一封装中，可减少耦合损耗，同时大幅加速芯片对芯片和机器对机器的通讯[3]。包含博通在内的网通巨头，都已采用台积电的COUPE平台，进一步凸显了3D整合与混合键结在CPO技术蓝图中不可撼动的战略地位。
CPO的成功与否，高度仰赖先进半导体封装技术的支持。这项技术必须能完美实现光子集成电路（PIC）与电子集成电路的高密度整合，并让光引擎与交换器ASIC或XPU达成无缝连接。这牵涉到包含2.5D中介层、硅通孔（TSV）、扇出型晶圆级封装（FOWLP），以及近期备受瞩目、由混合键结（Hybrid Bonding）支撑的3D整合技术。
AI推升光互连需求，网络交换器成最大营收引擎
IDTechEx预估，2036年全球CPO市场规模将强势突破200亿美元，2026年至2036年的年复合成长率（CAGR）更高达37%，光通讯产业将正式迈入高整合度的全新纪元。在市场规模的爆发力上，IDTechEx预测CPO网络交换器将成为推升营收的最主要驱动力，未来的单一交换器最多将可整合16个CPO光子集成电路。同时，针对人工智能系统应用的光互连技术也将拿下约10%市占率。在高速运算应用对数据处理与通讯需求若渴的趋势下，未来的每个AI加速器通常将配备1个光互连PIC，成为推升CPO市场的另一波强劲动能。
NVIDIA近日也宣布分别投资光通讯大厂Lumentum[4]与Coherent[5]各20亿美元，并签署多年度采购承诺，与先进雷射、光学产品的优先供货权。此举显示未来的算力基础设施将更依赖光学技术。TrendForce预期，基于硅光与CPO的光互连技术，将率先导入在NVIDIA Rubin 世代机柜间数据传输的Scale Out，并规划将光互连整合至未来的Scale-up互连架构中，以实现更高的带宽密度。2026年用于AI数据中心的光通讯模块中，CPO渗透率仅约0.5%。随着硅光与CPO封装技术逐渐纯熟，预估至2030年左右，硅光CPO于AI数据中心的渗透率有机会达到35%水平，同时，新型态的光互连与Optical I/O等光学技术也可能陆续出现。
英伟达vs博通：硅光子霸权争夺战全面开打
看准这波兆元商机，网通与AI芯片巨擘已提前亮剑。英伟达阵营主攻GPU互连，英伟达创办人黄仁勋于2025年10月发布首款采用CPO技术的网络交换器Spectrum-X，并获甲骨文与Meta力挺[6]。Spectrum-X将是链接百万颗GPU「神经系统」的关键，其背后生态系集结了台积电COUPE技术、鸿海组装、波若威（Browave）、Coherent、康宁、Fabrinet、Lumentum、SENKO、硅品精密工业（SPIL）、住友电工（Sumitomo Electric Industries）和天孚通信（TFC Communication）等台美供应链[7]，组成环环相扣的网络生态系。
另一方面，捍卫以太网络90%市占率的博通，同步于2025年10月推出业界首款整合CPO技术的Tomahawk6-Davisson交换器，其单芯片102.4Tbps的交换容量创下业界纪录，更藉由台积电COUPE技术将光学互连功耗狂降70%[8]。而无论是英伟达还是博通，两强的底层武器皆指向台积电。台积电的COUPE平台巧妙结合了6奈米电子集成电路（EIC）与65奈米光子集成电路（Photonic Integrated Circuit，PIC），并透过SoIC-X先进封装技术实现。
观察台积电的CPO战略可分为三阶段：第一代（2025-2026年）针对OSFP连接器提供1.6Tbps传输率；第二代（2026-2028年）将COUPE整合进CoWoS封装，速度达6.4Tbps；第三代（研发中）则将直攻12.8Tbps并整合至处理器封装内[9]。市场预测，AMD可能成为台积电 COUPE 技术的首批采用者，而英伟达预计于2027年底量产的Rubin Ultra，也被视为可能首款导入COUPE的候选产品之一[10]。
下一波光学专利战的起点？
回顾2023年4月，OIF正式发布「3.2T共封装光学模块实施协议」，这项规范首次为高速数据中心光电互连建立跨厂牌互通架构，要求未来数据中心的光电接口必须具备跨厂牌的互操作性[11]，标志着硅光子与共封装光学技术从实验室走向产业化的重要里程碑。随着互通规格逐渐收敛，相关技术路线也同步被固定下来，等同为下一代光电互连系统划定了产业基准。
从标准框架逐步成形到市场大规模部署之间的过渡期，往往会出现一波密集的专利申请潮，对于长期投入相关研发的大型科技企业而言，这正是将技术方案转化为专利资产的最佳时机。从 2023 年标准方向确立，到预期 2025至 2026年间数据中心开始导入硅光子与CPO方案，中间大约两到三年的时间，往往正是大型科技企业密集申请专利、建立技术护城河的阶段。目前，包括 Intel、Broadcom、Cisco等长期参与光互连标准制定的企业，都已在硅光子、光电封装与高速互连架构等领域持续累积专利。当相关技术逐步被纳入产业规格后，其中部分专利可能转化为标准必要专利（SEP），或成为系统整合过程中难以回避的关键技术。
因此，随着硅光子与共封装光学逐步走向商用化，相关供应链除了投入制程与封装能力外，也需要同步强化专利策略，包括提前进行专利地图分析、累积交叉授权筹码，或在系统架构与封装流程上建立可防御的技术路线。否则一旦产业进入大规模部署阶段，专利授权谈判的主导权很可能掌握在少数早期布局的国际大厂手中。
备注：
[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与台积电为光学和光子学共同推出多物理平台，以满足人工智能、高效能运算硅芯片系统的需求」。
[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 以太网络交换器协助 Meta 与 Oracle 加速网络」。
[7] 2025/3/18，NVIDIA：「NVIDIA 宣布推出Spectrum-X Photonics共同封装光学网络交换器， 扩展 AI 工厂至数百万颗 GPU 的规模」
[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为台积电硅光子 (COUPE) 关键AI上游赢家，2026–2028强劲成长动能之能见度显著提升」。
[11] 2023/3/29，OIF: Implementation Agreement for a 3.2Tb/s Co-Packaged (CPO) Module.
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