光通訊是什麼？應用與最新趨勢：不可錯過台、美光通訊概念股

在今年 GTC 大會 上，輝達（NVIDIA）執行長黃仁勳提出「光銅並進」策略，一度引發市場對光通訊發展時程的討論與疑慮。不過，黃仁勳於 17 日全球媒體分享會上進一步說明，輝達正加速與台灣供應鏈合作，並與台積電（2330）共同推進 COUPE 矽光子整合平台製程進度，強調光通訊仍是 AI 資料中心與高速運算基礎建設的核心技術路徑。

市場解讀，這番談話等同為矽光子與光通訊技術定調。業界指出，台積電在先進製程與封裝技術的整合能力，是推動 COUPE 平台的重要關鍵，並串聯日月光投控、京元電及台積電轉投資的采鈺等供應鏈夥伴，共同卡位 AI 光通訊升級浪潮。隨著 AI 伺服器頻寬需求快速攀升，光通訊產業鏈的重要性持續升溫，台廠在全球供應鏈中的角色也更加吃重。

光通訊什麼是？

• 光通訊是一種利用光波進行資訊傳輸的技術，通常使用光纖作為傳輸媒介。
• 技術的應用範圍相當廣泛，包括通信、網絡、醫療、能源和娛樂等領域。
• 光通訊技術的發展推動了許多相關產業的增長：
  • 透過將資訊編碼成光訊號的「發射器」
  • 將資訊傳送至目的地的「頻道」，
  • 將光訊號轉換成資訊的「接收器」，如烽火、信號燈、光纖都是光通訊的應用，光通訊的相關產品則包含光收發器、主動式光纜、光衰減器等。
     

光通訊應用

而在進入到應用之前，投資人可以先了解光通訊裡不可或缺的光通訊元件：「光收發模組(Transceiver)」，主要用於通訊設備中進行光電轉换的元件，其主要組成包含了光發射器、光接收器及電晶片(矽)，光發射器主要將設備如伺服器或交換器的電訊號透過内部的 Laser Diode(LD)、Laser Driver IC 轉換成光訊號再透過光纖傳輸，另一端接收到光纖傳遞來的光訊號再透過光接收器(ROSA, Receiver Optical Subassembly)由内部的 Photo Detector(PD)、TIA 轉換成電訊號，來完成通訊設備間的資料及訊號傳遞。

1. 光纖通信： 使用光纖作為傳輸媒介，提供高帶寬、低損耗的通信方式，被廣泛應用於長距離和高速數據傳輸。
2. 數據中心互連： 光纖連接在數據中心中用於高效、高速的數據傳輸，支持雲計算和大數據應用。
3. 光纖到家（FTTH）： 將光纖引入家庭，提供高速寬頻互聯網服務。

就光通訊傳輸基本架構與原理，當數據傳輸量越多、傳輸速率越快，自然必須以更 大的電力來驅動光電轉換，也連帶產生更多的熱能。因此當市場高度關注 AI、雲端 應用將帶領光通訊模組進入 1T（Terabit）以上時代時，我們應先關注此二技術性障礙要如何克服。
 

光通訊模組

從光通訊模組的基本運作架構為出發點，電與熱的問題是共存型態，我們大概可以將光通訊模組的耗電量來源分為兩大區塊，分別為電氣單元以及光訊號單元兩大。

• 電氣單元部分，主要耗電量來源為各類矽製程 IC，包括 Driver IC、DSP、MCU、 TIA 等，這類以電力作為運作動能來源的晶片與其他我們熟知的訊號處理晶片或中央處理器類似，當訊號傳輸距離越長以及數據量越大時，自然需要更大的電力來傳輸訊號。
• 光訊號單元部分，主要為產生光訊號的晶片，雖然光訊號的特性即在於在良好的傳輸介質下，訊號並不會隨著傳輸距離變長而大幅損耗，也就不會有大幅消耗電力的問題，但仍有因傳輸速率加快而需要更大的電力來驅動完成訊號傳輸目的狀況。

針對前述問題，儘管近幾年來光通訊模組業者陸續提出 LPO、NPO 等架構，以及整合度更大的數據晶片並同時提升製程水準來改善光通訊模組的耗電量增加問題，然在既有的熱插拔模組架構下，當傳輸速率與傳輸距離並未大幅提升/加大時的確有顯著地降低功耗效用，然當未來傳輸速率進入 1T 之後，這些改善晶片本身效能與製程等作為帶來的降低功耗作用就相當有限了，就必須從光通訊模組的基礎架構著手， 而目前最具商業化的解決方案即是 CPO（Co-packaged optics）架構。 

銅介質傳輸限制 就銅介質的基本物理性質來看，儘管最大的傳輸速率可以達到 40Gbps，理論值最大數據傳輸量可達到 10Tbit/s，然而要達到這樣的傳輸條件必須同時考量很多條件， 例如銅介質的純度、線路密度以及傳輸距離等，甚至要達到高速、大資料量傳輸目的下，需要相當大的電力來驅動。

為此也才會在資料中心內部傳輸速度升級討論中引發所謂的：「光進銅退」說法，10G速度下，AOC連接距離可達20米，然DAC銅電纜則僅5米；當機架內伺服器互連升級至100G，DAC傳輸距離僅<3米，400G時僅能傳輸1.5米，因此傳輸解決方案趨勢逐步轉向多模光收發模組。

因此我們不難推論，當交換器的數據處理晶片使用到 Broadcom Tomahawk 5、 Nvidia Spectrum-4 等級甚至以上後，就交換器這類裝置而言，內部的數據傳輸瓶頸將會出現在數據處理晶片與光通訊模組之間，而這之間的銅質線路亦為訊號耗損以及功耗增加的主因之一。

因此若能有效縮短數據處理晶片與光通訊模組之間的距離，便能同時解決訊號耗損/功耗加大、傳輸瓶頸等問題，也因此有 CPO（CoPackaged Optics，共同封裝）此一概念產生，規劃將數據處理晶片與光通訊模組內的晶片以共同封裝方式存在。
 

台股光通訊概念股

伴隨中美政治角力，美推動非中供應鏈，台廠得以受惠，不過相較於高利潤的電晶片與光晶片，台廠大多集中在構件與組裝等相關業務居多。

美股光通訊概念股

目前來說，整體光通訊產業的關鍵零組件，仍然還是由歐美廠商主導，其中光晶片成本約占五到七成，電晶片約占兩成五，剩下的機構元件則佔一到二成左右，整體來說光晶片包含美系廠商，台系廠商多半做代工，電晶片則由歐美廠商寡占。

光通訊產業趨勢

受惠AI浪潮的興起，各家資料中心業者紛紛投入生成式人工智慧軍備競賽中， 然為了AI訓練所需要用到的計算量每年都會有約十倍的成長，AI模型的高留量更需要使用高寬頻來進行傳輸，此時效率就會相當重要，不但要符合商轉的成本，也要具備高速的特性，為此研調機構也預估，在2023年全球乙太網用的光收發模組產值約為50億美元，但到了2028年光收發模組產值將會來到110億美元，AI占比也會接近四成，說明AI對於推升光收發模組的成長力道將遠大於其他應用市場，以下為幾種可能會有的應用方向。

1. 5G和光通訊融合： 5G的發展將推動光通訊技術的應用，實現更快的無線和有線通信。
2. 高速光通信： 對更高速、更大容量的光通信系統的需求將持續增長，以應對數據爆炸的挑戰。
3. 光學元件創新： 新型光學元件和材料的研發，以提高光通信系統的效能和成本效益。