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NPO 高密度光互連技術：因應 AI 資料中心的高速互連挑戰

在AI與高效能運算推動網路頻寬需求，Near-Package Optics（NPO，近封裝光學）提供一種縮短高速電氣傳輸路徑、整合光電介面的技術方向。

Data Center Cabling | Datacenter / Networking / Telecom
技術背景

為什麼選擇近封裝光元件？

  • ✓ 更短的電氣距離：使光引擎更靠近交換器 ASIC。
  • ✓ 更低的電氣損耗：降低高速 PCB 通道的插入損耗。
  • ✓ 增強的可維護性：提供了介於傳統可插拔光元件和高度整合的 CPO 之間的系統架構。
高速光互連面臨的挑戰

隨著 AI 資料中心對高速傳輸與高頻寬需求持續提升，系統設計面臨訊號損耗、傳輸距離、功耗及散熱管理等挑戰。如何在有限空間內整合高密度光電連接技術，同時維持訊號完整性、傳輸效率與系統可靠性，成為下一代高速網路架構的重要課題。

電氣傳輸損耗

高速訊號經過較長 PCB 通道時，可能增加插入損耗與訊號品質管理的難度。

高密度空間配置

光學、電氣及電源介面需在有限系統空間內進行協調與整合。

散熱與維護需求

設計須兼顧熱管理、組裝便利性與系統可維護性。

NPO 技術解決方向
1.縮短高速電氣路徑

將光學引擎移近交換器 ASIC，有助於減少高速電氣訊號所需經過的傳輸距離，並為改善通道損耗及訊號完整性提供設計空間。

2.整合光電連接介面

系統需協調電氣介面、光學介面、供電及熱管理等功能。藉由整體規劃，可支援高密度互連的架構需求。

3.兼顧系統維護考量

相較於高度整合的其他光學架構，NPO 可作為評估效能、整合密度與可維護性取捨的方案之一；實際表現取決於系統設計。

關鍵技術要素

這些功能共同構成 NPO 系統整合的考量範圍，不同產品與系統平台可能採用不同的通道配置、元件規格及機構方案。

高速電氣連接
光學訊號轉換
光纖傳輸介面
機構與熱管理
Architecture

※ 此圖僅供技術說明，非實際產品的零件排列或組裝圖。

模組內部結構與系統整合

短距離光傳輸與光學耦合

短距離光傳輸與光學耦合，短距離光互連可透過光學元件與光纖介面完成訊號傳遞。光學耦合設計需考量對準精度、傳輸損耗、機構穩定性與製造可行性；實際光路形式依產品方案而異。

高速連接器與訊號完整性

高速連接器與訊號完整性，高速連接器設計需重視插入損耗、回波損耗、近端與遠端串擾，以及接觸可靠性。適當的介面設計與系統驗證，有助於滿足高速資料傳輸的整合需求。

NPO outside view
應用領域
AI 資料中心

支援高密度運算環境中的高速網路互連需求。

高效能運算（HPC）

因應運算叢集對頻寬與訊號品質的設計需求。

高速網路交換設備

探索新一代交換系統的光電整合架構。

技術價值與未來展望

NPO 的技術價值在於透過光學引擎位置與連接路徑的重新規劃，為降低電氣傳輸負擔、提升互連密度與改善系統整合彈性提供可能性。實際效能、功耗與可靠度仍需依個別設計及驗證條件評估。 面對 AI 與資料中心網路持續演進，高速連接、光學介面與機構整合能力將持續扮演重要角色。

公開資訊聲明：本文為匿名化技術應用介紹，所有示意圖均為重新繪製的通用概念圖，不包含客戶專屬設計、內部工程圖或未核准的測試數據；本文不代表特定客戶導入或量產成果。

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