AI伺服器如何選擇晶片間高速互連，才能兼顧穩定運作與商業化部署？從傳輸距離看銅纜與近封裝光學(CPC, NPO, CPO)

AI伺服器該如何選擇銅纜或光學互連？從傳輸距離、光電轉換位置與系統整合需求，解析 NPO、CPO的設計考量及嘉基科技的「光銅並進」布局。

AI伺服器的資料傳輸需求急遽上升，但「提高頻寬」無法獨立決定互連方案。在同一系統中，從晶片周圍、機箱內部到機櫃之間，傳輸距離皆不相同，對功耗、訊號與維護需求皆要一併考量。評估高速互連時，要選擇光或是電，核心問題永遠是：如何滿足系統傳輸速率的情況下，提供最快速有價格競爭力的產品方案?

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問題一：傳輸路徑有多長？

在短距離傳輸中，銅纜通常是優先評估的方案，主因在於其成本，且電訊號可直接與 PCB 上的電路銜接，無須額外進行光電轉換。然而，當單通道速率提升，銅纜可傳輸的距離也會縮短。此時，設計團隊需要從線纜結構、高頻連接器到訊號補償進行整體評估，並視長度與功耗需求，考慮主動式方案或採用光學互聯方案。

這樣的選擇同時存在於不同市場，無論是消費市場的Thunderbolt 5，還是伺服器機箱內部的高速傳輸，銅纜並未因速率提升而消失，而是在各自適合的物理距離內持續演進。這證明了銅與光並非世代交替的淘汰關係，而是基於傳輸距離與功耗條件下的「光銅並進」合作。

問題二：光電轉換應該放在哪裡？

嘉基科技總經理羅偉仁在英特爾實驗室任職期間，投入資料中心高速光電傳輸技術的產品設計與實際應用，並參與矽光子研究，與團隊於 2011 年在《Nature》發表相關論文。隨著資料傳輸需求持續提升，矽光子技術的重要性日益凸顯，當年的研究也成為他今日投入高速互連領域的基礎。回顧當時，他表示：「我從那時候就知道矽光子傳輸一定是未來趨勢，因為高密度且愈快愈遠的傳輸，銅線沒辦法避免電磁干擾及訊號衰減。」

光模組的使用，並不代表整段傳輸路徑都已改用光訊號。在傳統可插拔架構中，光模組位於設備面板，主晶片輸出的高速電訊號仍須先沿 PCB 走線抵達模組，才轉換成光訊號。隨著傳輸速率朝 800G、1.6T 提升，這段電訊號路徑的損耗，以及維持訊號品質所需的功耗都將更難控制，因此系統業者開始將光電轉換位置移近晶片。

其中，近封裝光學（Near-Packaged Optics, NPO） 將光學元件貼近主晶片，大幅縮短電訊號走線；共封裝光學（Co-Packaged Optics, CPO） 則採取更極致的異質整合，將光引擎直接封裝於同一個載板上。兩者皆追求極限的高速電傳輸，但在封裝良率、散熱設計、生產測試與售後維修上各有權衡。

將光學元件向晶片靠攏，隨之而來的是封裝層級的硬挑戰。系統必須在極度有限的空間內安排高密度通道，同時克服精密光學對位與組裝後的訊號完整性驗證等問題。以嘉基科技與客戶合作開發的NPO方案為例，設計已從單通道 100G（100G/lane）推進至 200G，並完成階段性驗證。這項進展不僅是規格突破，更代表方案正逐步跨越系統級整合的門檻，邁向實際應用。
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問題三：方案能否融入整套系統？

互連元件的規格，只是系統設計的其中一環。客戶評估方案時，必須同時考量電路板空間、散熱路徑、組裝流程、測試可行性與後續維護代價。即使傳輸速率相同，放在不同的伺服器或交換器架構中，需要的互聯方案也完全不同。

嘉基科技的產品布局涵蓋高速銅纜、光纜與光學互連，並持續開發近封裝應用所需的連接方案。正如嘉基科技總經理羅偉仁所強調的「光銅並進」策略，互連方案必須回歸客戶的系統架構，依據傳輸距離、通道配置與整合條件彈性選擇，而非預設單一介質能適用於所有位置。

AI系統的頻寬需求仍將持續飆升。產業真正需要回答的，不單是下一代介面能跑多快，而是該方案能否在目標系統中穩定運作，同時兼具可落地的組裝、測試與維護可行性。

關於嘉基科技

嘉基科技為全球領先的高速資料傳輸與通訊科技大公司，致力於提供邊緣運算、伺服器及資料中心中所需的高速線材、連接器與光模組。憑藉對於高速傳輸訊號處理與系統整合的核心專業，為新世代AI各層級應用提供高可靠度且穩定的傳輸支援。

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