《半導體》日月光秀CPO裝置 提升AI應用能源效率

日月光研發副總洪志斌博士表示，根據麥肯錫2025年的報告，全球對數據中心容量的需求在2023年至2030年間將以27%的年均複合成長率增加，最終達到298 GW的年度需求。相較於目前60 GW的需求，這驚人的增長預示着潛在的供應缺口。因此，日月光致力於通過我們的CPO創新爲數據中心帶來功耗效率。降低能源消耗和提供經濟優勢是CPO技術的主要驅動力。我們的CPO將光學引擎放置在非常接近ASIC晶片的位置，這意味着減少連接損耗，並且無需使用重新定時晶片來補償兩者之間的信號，可顯著降低能耗，並大幅增加系統整體帶寬密度。

根據IDC 2025年1月的報告，隨着容量需求增加和基礎設施的擴展，2024年至2028年數據中心AI晶片(AI Silicon)的年均複合成長率(CAGR)將達到24.9%，因此對能源效率的需求也進一步提升。日月光CPO具體實現將光學引擎直接整合到交換器(switch)內的先進封裝技術，可以達成最短的電氣連接路徑，降低插入損耗，從而有效改善功耗。CPO是日月光從傳統插拔式模組轉爲光學IO以及完全整合的3D共同封裝光學模組的關鍵步驟。日月光CPO封裝流程的重要里程碑包含控制基板翹曲與共面度(coplanarity)，以滿足光纖陣列耦合的要求以及邊緣(水平)和表面(垂直)光纖耦合的結構和翹曲協同需求。這對於優化數據吞吐量，同時最小化光學相關損失至關重要。

隨着帶寬需求呈指數增長，目前的面板可插拔(FPP)解決方案的發展路線圖，在密度、功率和成本方面顯示出其發展路線(Roadmap)的限制。切換速度的提高也導致序列器與解序列器(SerDes)互連功耗在總切換功耗中佔比增加。這推動將光學元件從FPP移至更接近交換器ASIC的封裝中。目前已採用板載光學技術，而日月光的CPO提供一個插入損耗更低的選擇，可進一步降低功耗以及單位比特成本。FPP解決方案目前的功耗爲30 pJ/bit，而板載解決方案爲20 pJ/bit，而CPO已經實現小於5 pJ/bit的功耗。

日月光的CPO解決在大於75mm x 75mm的封裝中，將多個光學引擎與ASIC整合的挑戰。這對於網路和數據中心都帶來顯著的好處。在網路方面，CPO提供了一個可以改善或替代1.6Tb/s或3.2Tb/s可插拔光學元件的選擇，並且是一個實現超低延遲的整合解決方案。在運算方面，CPO技術平臺可以將CPU、GPU和XPUs與光學元件整合在單一的共同封裝中，實現高速光學數據鏈接。

日月光的CPO是VIPack系列先進封裝解決方案之一，VIPack是一個根據產業藍圖協同合作的可擴展平臺，並且擁有整合設計生態系統(IDE)，提供協作設計工具，以系統性地提升先進封裝架構。