機架功率密度系列 · EP3 光互連 · ISSUE #092
EP3：連線太多太遠就走光，CPO 光互連的 InP、EML 與矽光子
被動銅留在櫃內、主動銅纜撐到 3 公尺，再遠就得走光。整條光互連鏈最深的護城河不在最上游的 InP 基板，在沒有代工、產能不可共享的 EML 與 CW 雷射 IDM——交期 32 個月、輝達一次寫三張 20 億美元支票把產能買死。為什麼是 Lumentum 與 Coherent？
前兩篇講機櫃裡的兩條路，但銅有物理極限：被動銅只能留在櫃內、主動銅纜撐到約 3 公尺，再遠、再快就得走光。這是互連鏈最深的一段。我要證明一件反直覺的事：整條光互連鏈最硬的卡點，不在散戶最愛追的最上游 InP 基板，在沒有代工、產能不可共享的雷射 IDM——而這個卡點，被四種互不相干的聰明錢同時押了下去。
🧱銅牆之外：為什麼下一段非走光不可
互連速率每一代翻倍，銅就往牆上撞一次。在約 2 到 3 公尺內，主動銅纜還能撐住 100G、早期 200G 每通道的電訊號；但下一代往 200G 每通道走、規劃 400G 每通道時，銅就到頭了——高頻下的訊號衰減、電磁干擾、發熱一起放大，距離、功耗與可靠度壓力快速上升。跨櫃的高速連線會越來越偏向光媒介，是速率、距離、功耗與可靠度共同推動的經濟結果。
市場的量級也在跟著換代。依高盛預估，光通訊的總體市場規模正要從約 150 億美元放大約 9 倍、到 2027 至 2028 年的 1,540 億美元。主引擎不是傳統長距傳輸，是 AI factory 內部更短、更密、更高頻寬的互連。
| 項目 | 數字 / 占比 | 時間 |
|---|---|---|
| 光通訊總體市場規模 | 約 150 億 → 1,540 億美元 | 2027-2028 年 |
| 內部互連（最大增量） | 約占 69%、約 1,060 億美元 | 高盛模型 |
| CPO 系統與外部連線層機會 | 約 910 億美元、占 59% | 假設 2028 滲透率 29% |
| CPO 專用元件 | 13 億（2025）→ 27 億美元（2028） | — |
要分清楚：這 910 億是系統與外部連線層級的市場機會，不等於 Lumentum、Coherent 能直接吃到的雷射元件 TAM；其中 scale-up 定義不等同 NVIDIA NVLink domain，各家模型不一。這些高盛數字是模型與市場轉述、不是已實現訂單。
時間軸分兩段：scale-out 這端正在放量 800G、準備 2026 全年到 2027 衝 1.6T 可插拔收發器；scale-up 那端對齊輝達 Rubin Ultra、Feynman 等超節點，預期 2027 到 2028 逐步往光學遷移，但櫃內銅、ACC、光怎麼分配，仍要看輝達每代 rack 架構。輝達 OFC 2026 揭的 NVL576 原型給了畫面：櫃內仍是銅、跨櫃改用 CPO 加黃色光纖。架構一變，技術利潤就從傳統可插拔的 EML，移向用外部高功率 CW-DFB 雷射的矽光子——能效誘因很硬：
| 每 800G 約耗 | CPO 光引擎與外部光源 | 傳統可插拔 DSP 收發器 |
|---|---|---|
| 功耗 | 4 到 5 瓦 | 16 到 17 瓦 |
省電逾 7 成。功率密度是整個系列的母題，光互連是省電最多的那一段。
🧩供應鏈三層：InP 基板、EML/CW 雷射、矽光子封裝
把這條鏈拆開，從上游材料到下游封裝是三層，每一層的稀缺性質完全不同。
InP 基板：整條鏈的物理地基
高純度化合物半導體長晶極難、新機台驗證 18 個月，短期擴產幾乎不可能。
EML 與 CW 雷射 IDM：最硬的一層
成品雷射沿用 1980 年代整合元件製造模式，沒有開放製程設計套件、也沒有標準商用代工廠。