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算得快,
也要傳得出去。

交換器決定資料往哪裡走,SerDes 把資料變成高速訊號,銅線與光纖負責跨越距離。從一條連線,看懂 AI 網路的分工與瓶頸。

縮寫小抄

NIC
網卡:伺服器上網的出入口。
DPU
可卸載網路、儲存、安全工作的進階網卡。
Switch ASIC
交換晶片:決定封包往哪個埠送。
SerDes
晶片的高速收發電路:並列資料與高速串列訊號互轉。
PAM4
每個符號用四種電位帶 2 bit 的調變方式。
FEC
前向錯誤更正:多送檢查碼,讓接收端自己修錯。
DAC/ACC/AEC
被動銅纜/線性放大銅纜/含 Retimer 的主動銅纜。
Retimer/Redriver
重新定時再送/只做放大與等化。
CPO
共同封裝光學:光引擎與交換晶片在同一個封裝基板上。
NPO
近封裝光學:光引擎在封裝外、緊鄰晶片的主機板插座上。
ELS/ELSFP
外部雷射光源;ELSFP 是面板可插拔的雷射模組。
OCS
光路交換:用鏡面等切換光路,不解讀封包。

先看整機:密集的連接埠,是資料的出入口。

高速交換器是一台有密集連接埠的機架設備。它把多台伺服器連起來,依目的位址與轉送規則,把封包送往適當出口。

機架式交換器正面示意。埠數、尺寸與散熱配置不對應特定型號;燈號閃動只表示概念上的資料活動。
資料埠(兩排小方孔)
插可插拔光模組或相容的銅纜,連到伺服器或其他交換器。外觀相似不代表速率、協定或線材一定相容。
管理埠與通風孔(右側)
管理埠用來設定與監控設備,不承載模型資料;通風孔排出熱。
固定耳(兩側)
把機箱鎖在機架上。高度與深度依埠密度、供電與散熱設計而異。

打開上蓋:可插拔 vs CPO,差在光從哪裡開始。

兩張同比例俯視圖對照:上方是後側風扇與電源,下方是前面板。金色虛線=電訊號,綠色虛線=光。

可插拔光模組

電源SwitchASIC
交換晶片 → 主機板上的長電走線 → 前面板光模組(金色方塊)才轉成光。
  • 交換 ASIC:依轉送資訊、緩衝與排程決定封包出口;散熱器通常蓋在晶片上,本圖省略。
  • 面板光模組:電轉光發生在前面板,模組可熱插拔更換;也可改插相容的銅纜。
  • 供電與散熱:本圖畫風扇;高功耗機型也可能用液冷。

CPO 共同封裝光學

電源SwitchASIC雷射雷射
光引擎(綠色小方塊)與交換晶片在同一個封裝基板上,電走線只剩毫米級;光纖從封裝拉到前面板。
  • 光引擎:負責電光轉換,緊貼交換 ASIC;封包仍由 ASIC 的電子電路處理,不是把晶片改成光學運算。
  • 光纖與面板:機箱內用光纖走到面板光連接器;光引擎與可插拔模組的維修方式不同。
  • 外部雷射(ELSFP):雷射做成前面板可插拔模組(銅色方塊),用光纖供光給光引擎,壞了可現場更換(Broadcom 2025-10-08)。實際配置依產品而異。
比較位置可插拔光模組NPO 近封裝光學CPO 共同封裝光學
電轉光位置前面板的光模組封裝外、緊鄰晶片的主機板插座與交換晶片在同一個封裝基板上
晶片到光電轉換的電走線最長:穿過主機板走到前面板約數公分(國泰 2026-09-22 p.3)毫米級(國泰 p.3)
設計目的模組化、可更換、搭配多種光學規格縮短電走線,同時保留光引擎可測試、可更換把電走線縮到最短,改善功耗與訊號完整性
工程取捨長電通道、模組功耗與面板散熱整合度與省電不如 CPO(群益 2026-09-29 p.8,券商說法)封裝良率、光纖耦合、散熱、測試與維修互相綁定
雷射在哪?在光模組內整合在光引擎內,或沿用外部雷射(國泰 p.2–3)多採前面板可插拔的外部雷射 ELSFP;不代表雷射與交換晶片做在同一晶粒

五種光電轉換做法(含 LPO、LRO)的完整並排比較,見 光通訊頁:五種架構並排。

CPO、矽光子、全光交換,是同一件事嗎?

不是。CPO 描述光引擎與 ASIC 的封裝整合位置;矽光子描述光子元件的技術平台;光路交換(OCS)切換光路,本身不等於 Ethernet 封包交換。CPO 交換器中的 ASIC 仍以電子電路處理封包。

官方已公布的產品,現在到哪一步?(核對日 2026-10-08)

產品協定規格狀態
NVIDIA Spectrum-X Ethernet PhotonicsEthernet最高 409.6 Tb/s(512 × 800G,NVIDIA 技術部落格 2026-01-06,公司規格)NVIDIA 2026-05-31 新聞稿稱「now in production」(公司宣稱);產品頁寫 2026 下半年供貨;TrendForce 2026-07-27 稱已出貨給特定夥伴、2H26 擴產(第三方)
NVIDIA Quantum-X PhotonicsInfiniBand(不能和 Ethernet 混用)Q3450-LD:144 × 800G(NVIDIA 產品頁,公司規格)產品頁已列出型號規格(2026-10-07 讀取)
Broadcom Tomahawk 6–DavissonEthernet(交換晶片/封裝方案)102.4 Tb/s;16 顆 6.4T 光引擎、每通道 200G、可現場更換的 ELSFP(公司規格)2025-10-08 新聞稿稱開始出貨,並向早期客戶送樣(公司宣稱);到 2026-09 未見量產聲明。晶片規格不等於任一品牌整機的出貨量
NVIDIA 官方展示圖:中央為交換 ASIC,四周是共同封裝的光引擎
NVIDIA 官方展示圖:中央為交換 ASIC,四周是共同封裝的光引擎(封裝層級,不是整機外觀)。

CPO 實物長什麼樣?

上方俯視圖是本站示意;這張官方圖是封裝本身:光引擎就排在交換晶片四周。判斷一台交換器是不是 CPO,不能只看機殼,要看光引擎和交換 ASIC 是否在同一個封裝上。

查看 NVIDIA 官方產品頁 →

資料封包,如何找到出口?

簡化的 Ethernet 轉送路徑:從伺服器 A 的網卡出發,經交換器,送到伺服器 B。實際封包只走它需要的那條路。

金色虛線=高速電訊號
伺服器 ANIC 網卡
交換器SerDes
交換器Switch ASIC查表 → 排程 → 緩衝與轉送
交換器SerDes
伺服器 B目的 NIC

中間三格合起來才是「交換器整機」:晶片+PCB+電源+網路作業系統。

NIC:伺服器的網路出入口

把主機資料送上網路,也接收回傳封包。它與負責連接多個端點的交換器不同。

Switch ASIC:決定封包送往哪個埠

依轉送資訊選擇出口,用緩衝與排程處理競爭。多個來源搶同一出口時,即使晶片總容量很大,也可能壅塞。

SerDes:把資料送上高速電通道

傳送端把並列資料轉成串列訊號,接收端再還原。訊號要穿過封裝、PCB 與連接器,這段通道的品質會限制可用速率。

容易混淆的名稱實際分工
Switch ASIC/交換器整機前者是轉送晶片;後者包含板卡、連接埠、電源散熱與網路作業系統。
NIC/DPUNIC 提供網路連接;DPU 可進一步卸載網路、儲存與安全服務。功能依產品而異。
Scale-up/Scale-out前者讓加速器緊密協作,後者擴展跨節點叢集;不是「銅線/光纖」的同義詞。NVLink、Ethernet、InfiniBand 也不能直接混為同一協定。櫃內與跨櫃的實際配置見 AI 伺服器頁。

同一份資料,四種傳法並排比。

先問距離、功耗、散熱與互通性,再選線材。下表以 NVIDIA 800G(每通道 100G PAM4)世代的官方文件為例;速率越高,銅線可用距離越短——群益估 3.2T 世代用銅線難超過 1 公尺(2026-09-29 p.1,券商說法)。

← 左右滑動看四種線材 →

比較項目DAC 被動銅纜ACC/LACC 線性放大AEC 主動電纜光模組+光纖
線上有什麼晶片沒有,純銅線兩端各一顆線性放大(預強調)晶片兩端各一顆 Retimer(或 DSP)兩端光模組(含 DSP,或 LPO 線性電路)
做什麼直接傳電訊號放大與等化、補償損耗;不重新定時恢復時脈、重新定時後再送電 → 光 → 電
800G 世代典型長度直線 0.5–2 公尺,分支線最長 3 公尺(NVIDIA 文件)3–5 公尺(NVIDIA 文件)最長約 7 公尺(Credo 800G AEC,公司宣稱)數十公尺到公里級,依光學規格而定
功耗每端約 0.1W(NVIDIA 文件)很低(NVIDIA 文件未給數字)需要供電與散熱,依產品而定四者中最高;元大估 DSP 約占模組功耗一半(2026-09-21 p.3,券商估計)
延遲最低低多一段重新定時依模組;LPO 較低
主要限制距離、線徑與彎曲空間放大不能消除所有雜訊;主機與線材要搭配電力、散熱與成本成本、功耗、清潔與維修

「800G 世代典型長度」以 NVIDIA 100G-PAM4 系列文件(DAC/LACC)與 Credo 產品頁(AEC)為準,2026-10-08 核對;各廠產品不同,採購前要查實際規格。

Retimer、Redriver 與 SerDes 差在哪?

SerDes 在並列資料與高速串列訊號之間轉換。Redriver 主要透過等化與放大改善通道訊號;Retimer 還會恢復時脈、重新定時再送出。它們改善的問題不同,不能把所有主動銅纜都叫 AEC;實際命名與晶片配置要查供應商規格。

用了光纖,還需要電互連嗎?

需要。可插拔光模組仍由交換晶片經 PCB 電訊號連到模組,再轉成光。CPO 把光引擎搬到交換晶片的封裝基板上,縮短高速電路徑,也帶來封裝、散熱與維修設計的取捨。

800G 是哪一段的 800G?

51.2 Tb/s

本頁計算:埠數 × 每埠單向標稱速率 ÷ 1,000。例如 128 × 800G=102.4 Tb/s,正好是 Broadcom Tomahawk 6 的交換容量(2025-06-03)。這是容量算術,不保證任一交換器支援此配置,也不是應用程式實測吞吐量。

層級怎麼讀不能直接推論
SerDes lane一條串列通道;PAM4 每個符號表達 2 bit,實際資料率還涉及編碼與 FEC。224G 級電介面不等於每條都有 224 Gb/s 應用有效負載。
網路 port例如 800GbE=8 × 100G 或 4 × 200G,依介面世代而異(拆法見 光通訊頁速率拆解)。外部光學 lane 數不必等於主機側電 lane 數。
整顆交換晶片例如 Broadcom 公布 Tomahawk 6 的 102.4 Tb/s 交換容量。不是單埠速率,也不是單一 GPU 可取得的頻寬。
實際應用吞吐量還受封包大小、協定負擔、壅塞、拓樸及工作負載影響。把全雙工收發相加的數字,不能拿來與單向口徑比較。

看產業,先找出瓶頸在哪。

  1. 晶片快了,板子能否承受?

    高速電訊號會遇到插入損耗、反射、串擾與抖動。PCB 材料、銅箔、連接器與通道長度要一起設計;不是只換低損耗材料就能解決。

  2. 增加的是埠數、速率,還是每條線的晶片?

    交換晶片、整機、連接器、銅纜、Retimer 與光模組受惠環節不同。AEC 滲透率提高不代表所有銅線產品都等比例成長。

  3. 網路塞車,軟體有沒有一起處理?

    網路作業系統負責設定與管理;壅塞控制、負載分配與遙測影響整體效率。RoCE 是透過 Ethernet 承載 RDMA 的方式,並非換上高速線材就自動完成。

  4. 產品發表,是否已變成實際出貨?

    逐項核對客戶驗證、連接埠相容性、量產與良率,以及 ASP 的產品組合。CPO 已有原廠量產宣稱(見上方狀態表),但 NPO 券商估 2027 年底至 2028 年才進入市場(國泰 2026-09-22 p.2)。台股在光通訊價值鏈的位置(券商點名,非市占)整理在 光通訊頁價值鏈。