站在臺北街頭，用手機把一張照片傳到美國，這背後正在上演一場光的長途旅行。訊號會先從手機跳到基地臺，連上光纖網路，再一路進入埋在海底的光纖電纜，最後穿越整個太平洋。光在光纖裡跑得又快又穩，衰減低、頻寬高，也不會被外界訊號干擾，因此可以輕鬆跑上數千公里。反過來，電訊號在銅線中走沒多久就開始失真，通常只能撐幾公尺到幾十公尺。
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這也是全球網路的基礎為什麼是光纖而不是銅線的原因。跨洋對光而言並不困難。
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然而，在 AI 時代的短距離傳輸，卻面對截然不同的挑戰。生成式 AI 需要大量的資料在晶片與晶片之間快速交換，這些距離極短，但頻寬需求卻比跨國傳輸更高。真正的難題不是訊號能不能到，而是每傳一次資料會消耗多少電。這也是「光連結」如今面臨的核心挑戰。
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光通訊與光連結：同樣是光，兩個完全不同的世界
「光通訊」指的是傳統的長距離光傳輸，例如海底光纜與電信網路。這類傳輸主要關注如何克服信號衰減、確保穩定性與跨國距離。相較之下，「光連結」則是完全不同的應用場景。國立陽明交通大學講座教授、鴻海研究院半導體研究所長郭浩中解釋，光連結處理的是資料中心內部的短距離傳輸，距離從數十公尺縮短到數公分，核心問題從「低衰減」轉變成「高密度、低延遲與高頻寬」的追求。
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光連結的核心用途，是提升交換器 ASIC （ Application-Specific Integrated Circuit， 針對特定功能設計的專用晶片）連到光模組的傳輸效率，以及提升 GPU 與 GPU 之間的資料交換速度。在這個場景中，光纖的優勢不再來自能跑得遠，而是能抗干擾、能承載密集通道、降低能耗。當 AI 模型愈大、資料量愈多，傳輸負擔也急速上升。傳統的銅線訊號在高頻下失真嚴重，需要大量能量補償，成為資料中心能耗的主要來源。
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郭浩中教授指出，如今的大模型訓練，有超過七成的時間花在等待資料交換而非運算。這不僅讓短距離光連結的價值愈來愈高，更促使產業轉向開發矽光子與更緊密的光電整合技術。
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現行可插拔光模組的極限：距離太短，能耗太高
目前，資料中心是用「可插拔的光收發模組」來傳輸資料，例如 QSFP 與 OSFP 等。這些模組安裝在伺服器前方，透過長達數十公分的 印刷電路板( PCB ) 銅線與交換晶片連接。
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然而，這段距離對今日的數據速度而言已經過長，光電解決方案提供商合聖科技董事長暨總經理伍茂仁指出，這些模組的功耗限制十分明顯。以現在的應用而言，從機櫃到機櫃的長距離光連接沒有問題，但在機櫃內 GPU 與 GPU 的短距離連結上，現行光模組的功耗仍偏高，因此矽光子的功耗仍需要再下降。他說，目前主流光模組在高頻率下訊號容易失真，需要透過數位訊號處理器（DSP）補償，而 DSP 又會吃下大量功率。
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郭浩中教授指出，業界常用的雙密度四通道小型可插拔模組（QSFP DD ）的功率只有十幾瓦。傳輸速度愈高，訊號就越容易失真，必須靠 DSP 做補償。但 DSP 本身非常耗電，當補償電路把功率吃掉後，留給資料傳輸與散熱的空間就會變少，速度再提升就會撞上瓶頸。另外，DSP 在某些光模組中可能占整體功率的三至五成，這代表在傳輸速度愈高的情況下，系統需要愈多能量來維持訊號品質。
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伍茂仁董事長則以實際應用角度解釋，資料中心在建造時，最關鍵的成本已經不是算力，而是整座 AI 資料中心的耗電。他表示，若沒有共同封裝光學（CPO），現在 AI GPU 的機櫃耗電量大概要多 3 倍。這會讓資料中心的建置成本高到難以承受。他形容，現在建設資料中心已經不是看能提供多少算力，而是要看一座資料中心會耗掉幾吉瓦（GW ），這規模已經接近一座發電廠。
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隨著資料中心連結速度快速提高，傳統可插拔光模組在功率、尺寸與訊號距離方面的限制，以及晶片能耗問題，正促使產業尋找新的整合方式。
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共同封裝光學 CPO：把距離縮到最短的方案
在現有架構中，光模組與交換 ASIC 分屬不同封裝，彼此距離通常在數公分到數十公分。CPO 的核心概念是將光學元件與電子晶片在同一基板上共同封裝，讓電訊號的走線縮短到毫米甚至微米尺度。
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郭浩中教授說，CPO 可以讓電光介面距離大幅縮短，減少訊號損失與功率消耗。他指出，這種共封裝方式可以讓功耗下降 3.5 倍，並提升頻寬密度，是產業正在追求的方向。
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然而此技術門檻非常高。伍茂仁董事長指出，矽光子晶片本身沒有問題，台積電的矽光子製程也證明可以量產，但最大的挑戰在於光纖與矽光子晶片的封裝。他說，以矽光子晶片的資料率來看，一個能每秒傳輸 3.2 Tb 的矽光子晶片，必須靠多個每秒能傳 200 Gb 的通道堆疊，光是光纖通道就必須要有 16 個，而這些通道，全部要對準在極小的矽光子晶片上，這是非常困難的。他指出，這種量級的光學封裝產業過去沒有經驗，因此量產能力是最大挑戰。
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他形容，或許十年後回頭看現在的做法，會覺得有些荒謬，像是把電線直接焊在 IC 上，但目前沒有更好的解法，也只能先用這種方式推進。也因為土法煉鋼可行，因此 CPO 的關鍵不是做不做得出來，而是能不能進入千萬到億級的量產規模。
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短距離反而更難：光纖能跑一萬公里，但跑不動十公分
短距離光傳輸之所以困難，在於光纖本身的物理限制。伍茂仁董事長說，以光纖的應用來看，3 到 5 公尺都很好用，但若距離縮小到 30 公分或 10 公分，光纖會難以彎折到足夠小的角度。以玻璃材質做成的光纖，硬度高，不能隨意彎曲，因此在晶片對晶片的超短距應用中會面臨明顯限制。
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他表示，這也是為何未來的機箱內連結不一定會使用光纖，而是會需要新的光電混合電路板。他認為，矽光子晶片是光的 IC，未來應該會像電子 IC 一樣被整合在光電電路板上，並透過光學訊號與電訊號共存的方式進行封裝。
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短距離的困難來自空間狹小、散熱密度高、光纖彎折受限以及高精度封裝需求，和海底光纜完全是兩個世界。
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臺灣的位置：世界領先的製造強項與缺乏的光封裝能力
在這場矽光子變局中，臺灣有著獨步全球的生態系優勢。郭浩中教授指出，臺灣在矽光子的優勢在於完整的半導體生態系，特別是先進製程與後段封裝。台積電的矽光子製程已經將許多原本僅存於學理的矽光子結構做到可量產。他認為，臺灣在這部分領先世界許多。
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伍茂仁董事長則表示，臺灣最大的不足在於缺乏大量光學封裝的生產經驗。他認為，全球都缺乏這項能力，而不是臺灣的問題。他指出，臺灣的電子封裝產業很強，但矽光子的封裝方式與傳統完全不同，因此仍需要時間補足。
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在矽光子的設計端，臺灣目前仍落後美國。他指出，2015 ～ 2020 年，美國交換機系統大廠與晶片公司大量收購矽光子新創公司，臺灣並沒有參與這段浪潮。他認為，臺灣主要公司仍然停留在製造導向，沒有投入足夠的設計能量。
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然而他並不悲觀。他說， 台積電的 COUPE 平臺 已經培養許多矽光子設計工程師，提出相當好的設計方案。他認為臺灣仍有機會在這個領域迎頭趕上。
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未來十年：光與電共存，距離仍是核心戰場
光與電的關係在未來 10 年不會是取代，而是共存。伍茂仁董事長表示，電子不會被取代，因為日常生活中都需要電子元件，牆壁上插的仍然都是電源。他認為，光要全面取代電子仍然需要 20～30 年，且現在光子技術才剛開始發展。
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郭浩中教授則認為，未來系統會使用混合架構，電負責邏輯運算，光負責高頻寬傳輸。他指出，距離仍會是決定技術方向的核心變數，從晶片內到資料中心之間都會持續演進。
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產業界的焦點如今都落在那道關鍵門檻——CPO 的封裝與量產。如果這個瓶頸在未來幾年被突破，AI 系統的能效增幅將不再是小修小補，而是結構性的跳升。伍茂仁董事長指出，這正是 NVIDIA 想在一兩年內攻下的難題；當光學真正具備規模化生產能力，整個運算基礎設施的版圖都會隨之重組。
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距離正在被重新定義，技術競逐也開始往更微小、更高能的維度轉移。從深海光纖到晶片光連，這條通往未來的路線圖還遠未走完，真正的較量，正要登場。
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（客座總編輯｜國立臺灣科技大學光電工程研究所 李三良講座教授；研究顧問團隊｜國立陽明交通大學講座教授、鴻海研究院半導體研究所長郭浩中、合聖科技董事長暨總經理伍茂仁；責任編輯｜曹盛威、洪孟樊）