CPO vs 可插拔光模組：AI 資料中心高速光通訊架構比較｜技術年份：2026

隨著 AI Data Center 從 400G、800G 持續往 1.6T 與更高頻寬發展，高速光通訊面臨的問題已不只是「光模組能不能更快」，而是 Switch ASIC 與 Optical Engine 之間的高速電氣訊號，還能傳多遠、消耗多少功率，以及如何維持訊號完整性。

傳統資料中心大量採用 可插拔光模組（Pluggable Optical Transceiver），光模組安裝於交換器前面板，可獨立插拔與更換。

CPO（Co-Packaged Optics，共封裝光學）則改變這種架構，把 Optical Engine 移到更靠近 Switch ASIC 的位置，縮短高速 Electrical Channel，再透過 Optical Fiber 將資料送往其他設備。

NVIDIA、Broadcom 等業者已推出或部署 CPO 架構。NVIDIA Spectrum-X Ethernet Photonics 將 Co-Packaged Silicon Photonics 用於 AI Networking；Broadcom Tomahawk 6 Davisson 則提供 102.4 Tb/s 等級 CPO Ethernet Switching。

但這不代表：

CPO 即將全面取代可插拔光模組。

兩者其實代表不同的 System Architecture、維護策略與應用取捨。

CPO 與可插拔光模組最大的差異是什麼？

最簡單的差異，在於：

光電轉換發生的位置不同。

傳統可插拔光模組

資料路徑可以簡化為：

Switch ASIC
↓
High-Speed PCB Electrical Channel
↓
Front-Panel Optical Transceiver
↓
Optical Fiber

Switch ASIC 產生高速 Electrical Signal 後，必須先經 PCB Trace 傳到交換器前面板，再由 Optical Module 轉換成光訊號。

CPO

則可以簡化為：

Switch ASIC
↓
Very Short Electrical Channel
↓
Co-Packaged Optical Engine
↓
Optical Fiber

Optical Engine 被放置得更靠近 ASIC。

因此，高速 Electrical Signal 不需要先穿越較長的 PCB Channel，再送到 Front Panel。

這就是 CPO 最核心的技術概念。

CPO 與可插拔光模組快速比較

比較項目	CPO	可插拔光模組
Optical Engine位置	靠近 Switch ASIC	Switch Front Panel
高速Electrical Path	較短	較長
光纖傳輸	是	是
模組化程度	較低	高
現場更換便利性	較複雜	高
Bandwidth Density潛力	高	高，但受Front Panel與Electrical Channel限制
Power per Bit潛力	較有優勢	通常較高
Signal Integrity壓力	可縮短高頻Electrical Channel	ASIC至Module仍需高速Electrical Channel
生態成熟度	持續發展	非常成熟
維護方式	System-Level設計較重要	Module可獨立更換
典型方向	超高頻寬AI Switch	廣泛Data Center Networking

實際功耗、距離、可靠度與成本仍依各家架構及產品規格而異。

為什麼傳統可插拔光模組這麼普及？

可插拔光模組最大的優勢不是單純「使用光纖」。

而是：

Modularity。

模組位於設備前面板，可以依需求：

• 插入
• 拔除
• 更換
• 維修
• 升級
• 選擇不同 Reach
• 搭配不同 Fiber Infrastructure

因此如果某一顆 Optical Transceiver 發生故障，通常不需要更換整台 Switch。

這對大型 Data Center 的維運非常重要。

另外，可插拔光模組已有成熟的：

• Form Factor
• Optical Interface
• Fiber Infrastructure
• Management Interface
• Multi-Vendor Ecosystem
• Testing Environment

因此即使 CPO 開始發展，可插拔光模組仍具有非常強的實際部署價值。

NVIDIA 在宣布 CPO Networking 時，也明確表示 Silicon Photonics 將與 Pluggable Optical Transceiver 技術共同發展，而不是宣告後者消失。

可插拔光模組的限制在哪裡？

問題主要出現在：

速度持續提高之後。

Switch ASIC 通常位於 PCB 中央或主要位置，而 Optical Module 位於 Front Panel。

因此 Electrical Signal 必須經過：

ASIC Package
→ PCB
→ Connector／Cage
→ Optical Module

資料率愈高，高頻 Electrical Channel 就愈容易受到：

• Insertion Loss
• Return Loss
• Crosstalk
• Jitter
• PCB Material
• Connector Discontinuity
• Trace Length

影響。

為了維持訊號品質，系統可能需要更複雜的：

• DSP
• Retimer
• Equalization
• FEC
• High-Performance PCB Material

而這些技術也可能增加功耗、熱與成本。

所以當 Network Bandwidth 從 51.2T、102.4T 繼續往更高 Switch Capacity 發展時，「ASIC 到 Front Panel 的 Electrical Distance」開始成為重要工程問題。

CPO 為什麼能改善高速 Electrical Channel？

CPO 的策略其實很直接：

不要讓超高速Electrical Signal走那麼遠。

將 Optical Engine 靠近 Switch ASIC 後，可以更早完成：

Electrical → Optical

轉換。

接下來主要透過 Optical Fiber 傳輸。

因此 CPO 的主要潛在優勢包括：

1. 縮短高速Electrical Path

降低 PCB 上極高速 SerDes 訊號的傳輸距離。

2. 降低Electrical Channel Loss壓力

減少 ASIC 到 Front Panel 之間需要承受的高速電氣通道損耗。

3. 改善Power per Bit

高速 Electrical Channel 愈複雜，需要的 Signal Conditioning 功耗通常也愈高。

以 NVIDIA Spectrum-X Ethernet Photonics 為例，NVIDIA 表示其特定 CPO 架構在每個 1.6 Tb/s Port 上，可比其比較基準的 Pluggable Interconnect 降低約 5 倍功耗。這屬於 NVIDIA 特定平台數據，不應直接套用到所有 CPO 系統。

4. 提高Bandwidth Density

當 Network Switch 需要更多 800G／1.6T Port 時，CPO 可以降低前面板與高速 Electrical Routing 所面臨的部分限制。

CPO 就是把光模組焊在ASIC旁邊嗎？

不完全正確。

CPO 是一種「共封裝光學架構」，但實際設計可以有不同形式。

Optical Engine 可以：

• 靠近 ASIC
• 位於共同 Package／Substrate
• 使用 Socket
• 使用 Solder Attach
• 搭配 External Laser Source
• 使用不同 Optical I/O 架構

OIF 的 Co-Packaging Framework 也針對 Optical Engine、Socket、Laser Source、Fiber Connection、Thermal 與 Reliability 等不同架構進行定義。

因此：

CPO 是系統架構概念，不是一種唯一固定外型的Connector或Module。

CPO 的Laser一定和ASIC封裝在一起嗎？

不一定。

部分 CPO 架構會使用：

External Laser Source（ELS）

將 Laser 放在封裝之外，再把光送入 Optical Engine。

這樣做的一個重要原因是：

Laser是光學系統的重要可靠度元件。

如果 Laser 可以設計成外部可維護模組，故障時可能不需要拆除整個 Switch ASIC／Optical Package。

OIF 指出，External Laser Source 可讓故障 Laser 從 Faceplate 端更換，也能讓 Laser 與 Switch ASIC 處在較獨立的 Thermal Environment；但相對也會增加 Optical Insertion Loss 等設計取捨。

因此不能簡單理解成：

CPO = Laser + ASIC 全部封死在一起。

CPO 最大的缺點是什麼？

CPO 解決部分 Electrical Channel 問題，但同時也帶來新的工程問題。

其中最明顯的是：

Serviceability

傳統光模組如果故障：

拔掉 → 換一顆

相對直接。

CPO Optical Engine 若與 Switch ASIC 高度整合，維修方式就會變得更加複雜。

OIF 在 Co-Packaging Framework 中也列出了 Rework、Socket、Retention、Integration Yield、Thermal 等共封裝設計取捨。

因此 CPO 的挑戰可能包括：

• Optical Engine可靠度
• Package Yield
• Thermal Management
• Fiber Attachment
• Laser Maintenance
• Manufacturing Complexity
• Field Service
• Supply Chain
• Multi-Vendor Interoperability
• System-Level Testing

也就是：

CPO把部分Electrical問題縮短了，但同時把Optical、Packaging與System Design問題拉得更靠近ASIC。

可插拔光模組的最大優勢：維護彈性

可插拔架構最大的長期價值，就是：

Optical Module 和 Switch本體是分離的。

如果 Optical Module 故障：

Replace Module

如果 Fiber 有問題：

Replace Fiber

如果未來要改 Reach：

Change Optical Module

因此對需要大量：

• 維運
• 備品管理
• 多Vendor部署
• Structured Cabling
• Network Upgrade

的資料中心來說，可插拔架構仍非常有吸引力。

這也是為什麼 CPO 的出現不等於「Pluggable Optics 已經過時」。

CPO 和可插拔光模組都使用光纖嗎？

是。

兩者最大的差異不是「有沒有 Fiber」。

而是：

Electrical Signal 在哪裡轉成 Optical Signal。

Pluggable Optics

ASIC
→ Electrical PCB
→ Optical Module
→ Fiber

CPO

ASIC
→ Short Electrical Link
→ Optical Engine
→ Fiber

因此兩者最後都可能使用 Optical Fiber 傳送資料。

Fiber 仍然是高速光訊號的主要 Physical Transmission Medium。

CPO 是否一定比可插拔光模組省電？

不能一概而論。

CPO 的理論與架構優勢之一，確實是縮短高速 Electrical Channel，因此具有降低 Power per Bit 的潛力。

但整台設備真正功耗還包含：

• Switch ASIC
• Optical Engine
• Laser
• Cooling
• Control Circuit
• Fiber Interface
• Power Conversion

而且不同 CPO／Pluggable Design 使用的 DSP、SerDes、Optics 與 Cooling Architecture 都不同。

因此比較時應看：

完整System Power，而不是只比較某一顆Optical Engine。

例如 NVIDIA 公布的 5 倍 Power Reduction，是其 Spectrum-X Ethernet Photonics 特定平台與其比較基準間的數據，不代表產業所有 CPO 都固定比所有 Pluggable Module 省電 5 倍。

CPO 為什麼特別受到AI Data Center關注？

AI Data Center 有幾個特別明顯的特性：

GPU數量非常大

East-West Traffic非常高

Switch Bandwidth快速增加

800G／1.6T Port增加

Power與Cooling壓力非常高

當 Switch 需要連接大量 GPU／NIC／Rack 時，Network Bandwidth Density 會快速提高。

此時，交換器面臨的不只是：

能不能提供更多Port

而是：

每一Bit需要多少Power？

高速Electrical Channel能不能穩定？

Front Panel能不能容納足夠頻寬？

整體Cooling是否可接受？

這些正是 CPO 被導入 AI Networking 的主要背景。

Broadcom 已推出 102.4 Tb/s Tomahawk 6 Davisson CPO Ethernet Switch；NVIDIA Spectrum-X Ethernet Photonics 也提供 200G SerDes 與 CPO Silicon Photonics 架構，顯示 CPO 正從研究技術進一步走向 AI Network System。

CPO比較適合什麼應用？

目前 CPO 特別適合關注：

• Ultra-High-Bandwidth Switch
• AI Factory
• GPU Cluster
• Hyperscale Data Center
• Scale-Out Network
• 高Radix Switch
• 高Bandwidth Density
• Power-Constrained Networking

也就是當：

Bandwidth Density + Power + Electrical Reach

開始成為系統瓶頸時，CPO 的價值會更加明顯。

可插拔光模組比較適合什麼應用？

Pluggable Optics 仍非常適合：

• 一般Data Center Network
• Enterprise Network
• Leaf／Spine
• Rack-to-Rack
• Data Center Interconnect
• Structured Fiber Cabling
• 需要現場維修
• 需要多種Reach
• 需要Vendor Flexibility

尤其當：

Serviceability、Flexibility與成熟生態系的重要性高於極限Bandwidth Density

可插拔光模組通常仍是非常合理的選擇。

CPO、LPO與傳統光模組是一樣的嗎？

不是。

傳統Pluggable Optics

Module內通常具有較完整的 DSP／Signal Processing。

LPO（Linear Pluggable Optics）

仍維持可插拔 Form Factor，但減少或移除部分 Module DSP Processing，以降低 Power、Latency 與 Complexity。

CPO

則進一步改變物理架構，將 Optical Engine 移到靠近 ASIC 的位置。

因此可以簡化理解：

Traditional Pluggable
→ LPO
→ NPO／CPO

不是單純的「新版本取代舊版本」，而是不同程度地重新設計：

Electrical Reach + Optical Placement + Power Architecture

OIF目前也持續推進 224G Linear Interface，可支援 LPO、CPO 與 NPO 等下一代 Optical Architecture。

CPO會完全取代可插拔光模組嗎？

目前不建議這樣判斷。

更可能的情況是：

兩者長期共存。

原因在於兩者解決的優先問題不同。

CPO優先解決

• Extreme Bandwidth Density
• Electrical Channel Loss
• Power per Bit
• High-Speed ASIC-to-Optics Connectivity

Pluggable Optics優先提供

• Serviceability
• Modularity
• Multi-Vendor Ecosystem
• Flexible Reach
• Structured Cabling
• Upgrade Flexibility

甚至 OIF 的 CPO Framework 也指出，如果 Co-Packaged Optical Engine 能與既有 Pluggable Module Standard 及 Installed Cabling 相容，會具有更廣泛的市場價值。

這代表產業真正需要的不是：

CPO vs Pluggable 二選一

而是：

如何讓不同Optical Architecture共同存在於Data Center。

AI資料中心未來可能怎麼配置？

未來可能形成多層光互連架構。

超高頻寬Switch內部／附近

Switch ASIC
→ CPO Optical Engine

Switch-to-Switch／Rack-to-Rack

CPO／Pluggable Optics
→ Optical Fiber

一般Data Center Network

Pluggable Optical Transceiver
→ Fiber

特定低功耗應用

LPO／NPO

因此未來高速光網路更可能是：

Pluggable + LPO + NPO + CPO 多種架構依應用共存。

Ethernet Alliance 在 OFC 2026 也展示了從 200G、400G、800G 到 1.6T 的多種 Next-Generation Optics 與 System Architecture，反映 AI Networking 正進入多種光電互連架構並行的階段。

CPO與可插拔光模組選型重點

如果是實際 Network System Design，可以從以下幾個方向比較：

選型因素	優先思考
Bandwidth	需要400G、800G、1.6T或更高？
Bandwidth Density	Switch需要多少Port與總Bandwidth？
Power	Power per Bit是否已成為主要限制？
Electrical Reach	ASIC至Optics距離是否造成Channel Loss問題？
Serviceability	Optical元件是否需要現場快速更換？
Fiber Infrastructure	是否沿用既有Structured Cabling？
Thermal	ASIC、Optics與Laser如何散熱？
Reliability	Optical Engine／Laser故障如何處理？
Interoperability	是否需要Multi-Vendor相容？
Future Upgrade	未來是否需要更換Speed／Reach／Optics？

真正的選型不是：

「CPO比較新，所以一定比較好。」

而是：

哪一種架構最符合整個Network System的Bandwidth、Power、維護與成本需求。

CPO vs 可插拔光模組的核心結論

如果用最簡單方式總結：

可插拔光模組把Optics放在Front Panel，以模組化與維護彈性為優勢；CPO把Optics移到更靠近Switch ASIC，以縮短高速Electrical Path、提高Bandwidth Density並降低Power per Bit壓力。

兩種技術並不是單純的新舊關係。

未來 AI Data Center 更可能根據：

**Speed

• Bandwidth Density
• Power
• Thermal
• Serviceability
• Fiber Infrastructure
• Cost**

決定使用 CPO 或 Pluggable Optics。

隨著 800G、1.6T、200G/Lane 甚至更高頻寬持續發展，Optical Engine 與 Switch ASIC 的距離將成為高速互連架構的重要設計因素。

而 CPO 的真正價值，就是：

讓光電轉換更靠近高速運算與交換晶片。

常見問題

CPO和可插拔光模組最大的差別是什麼？

主要差別是 Optical Engine 的位置。可插拔光模組位於設備 Front Panel；CPO 則把 Optical Engine 移到更靠近 Switch ASIC 的位置，以縮短高速 Electrical Channel。

CPO還需要光纖嗎？

需要。CPO 改變的是光電轉換的位置，不是取消 Optical Fiber。完成 Electrical-to-Optical Conversion 後，資料仍需透過 Fiber 傳輸。

CPO一定比可插拔光模組省電嗎？

不能一概而論。CPO具有降低高速Electrical Channel功耗的潛力，但實際System Power仍取決於ASIC、Optical Engine、Laser、Cooling與整體架構。

CPO壞掉是不是一定要更換整台Switch？

不一定，取決於實際架構。CPO可以採不同Optical Engine、Socket、External Laser與Fiber Connection設計，因此維修方式不能一概而論。但整體而言，其Serviceability通常比前面板可插拔光模組更需要System-Level設計。

CPO未來會淘汰可插拔光模組嗎？

目前看來不宜如此判斷。NVIDIA等業者也明確將CPO與Pluggable Optical Transceiver視為可共同發展的技術。未來更可能依Bandwidth Density、Power、距離與維護需求形成多種Optical Architecture共存。

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