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AI 時代光纖通訊需求爆發，誰將成為最大贏家？

取自：TechNews

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AI 研究室 | 智庫

作者賴馬克 | 發布日期 2024 年 10 月 11 日 8:10

隨著 AI 時代的來臨，傳統依靠電來傳輸訊號的速度已滿足不了，以光速傳輸取代過去速度較慢的電傳輸嚴然成為下一個主流趨勢，人工智慧與軍事科技的大幅度進展，光速傳輸升級已成為 AI 時代革命必要一環。

光通訊進入半導體領域後又將掀起另一波規格與產業的革命，而AI伺服器與資料中心交換機如火如荼在2025年展開鋪建，光通訊規格繁多，筆者現行調查電纜與光模塊的部分介紹。

電訊號如何轉換成光訊號？
過去資料的傳輸透過電訊號產生0與1的代碼讓電腦可以理解指令操作，而電的傳遞速度遠慢於光的傳遞速度，所以面對未來人工智慧、大型資料中心運算等急速發展，透過電來傳遞速度已經無法滿足不遠的未來科技發展，所以光通訊就將成為主流。

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光的訊號是透過亮跟暗來取代電訊號的0與1，而目前大型資料中心與5G交換機需要至少400G以上的光收發模組，透過光收發模組將電訊號轉換成光訊號傳遞到光纖後，回傳的訊號一樣的模式光訊號轉電訊號再給予資料中心。

而光的輸入與輸出透過光收發模組將訊號轉換成電腦可以讀取的電訊號，裡面需要用到雷射二極體與放大器在收發模組裝進行訊號的轉換，最後透過光纖線材將光纖訊號傳遞出去。

高速連接方式主要透過以下三種電纜：

1. 直接銅纜 DAC（Direct Attach Cable）
主要用於資料中心機櫃內互相對接需求，是以電子訊號經過銅纜傳遞低壓脈衝信號，介電介質是用金屬鋁箔做高頻阻抗的設計，適用於10G/25G短距離7公尺內。

2. 主動式光纖纜線 AOC （Active Optical Cable）
主要用於資料中心跨機櫃需要距離較長的資料傳遞，是以光通訊傳遞信號，主要是透過建置在線材兩端的光纖收發模組，將電訊號轉換成光訊號的雷射光注入光纖進行較長距離的資訊傳遞，適用於25G/100G距離100公尺內。

優點：低功率消耗，遠距離傳輸，光速高速傳輸。
缺點：傳輸距離須出廠時設定完成，出貨後難以調整。

3. 銅線主動式電纜 ACC（Active Copper Cable）與主動式電纜 AEC（Active Electrical Cable）
集結所有AOC的優點，價格比AOC便宜，並且改善AOC一出廠就難以更改設定的問題，而ACC與ACE最大的區別在於：

ACC使用Redriver晶片技術：簡單來說就是一個放大信號的主動電纜。
ACE使用Retimer晶片技術：目前難度最高的技術對於信號不僅可以放大，均衡訊號，並且可以做信號的整形工作。

ACC與AEC可以支援不同電纜的速度切換，並且能應付未來800G以上的需求，尤其是AEC因應用Retimer技術，難度極高但在未來必將成為主流。

▲ 上圖為 Redriver 設計架構，下圖為 Retimer 設計架構。（Source：網頁截圖）

高速電纜的心臟光模塊（光電轉換器） LPO將成為明日之星
上述已經提到電纜的技術，而電纜中的心臟就是光模塊用來做光電訊號轉換器，由下圖可以清楚看到轉換與訊號傳遞，而過去的方法就是用DSP與CDR來處理光電訊號轉換，而最值得關注的新技術是用LPO（Linear-drive Pluggable Optics），整個取代傳統DSP與CDR設計模式，並且同時具備TIA與Redriver的功能，大幅度降低功耗與延遲問題，在800G以上的傳輸上，LPO技術將成為光模塊中的鑽石。

（Source：網圖，筆者自製說明）

光通訊發展下的光纖受惠者
大型資料中心與5G基地台擴建積極拓建，當所有焦點都聚焦在伺服器身上，而連接這些伺服器的光纖主要供給者大多在美商Amphenol手上，而台灣廠商能夠真真正進入到光纖與Amphenol競爭者屈指可數。而據筆者比對國內所有光通訊的規格與法說會資料中，目前能夠在光模塊上做到LPO（Linear-drive Pluggable Optics）技術者屈指可數，比對各大光通訊公司法說會資料目前嘉澤子公司嘉基科技在LPO上已經有顯著進展，而這一領域難度高。

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— Amphenol Cables on Demand (www.CablesOnDemand.com) (@AmphenolCables) September 11, 2024

（Source：嘉基法說會資料）

AI時代規格的升級環環相扣，尤其在中美貿易戰中，中國光纖雖發展領先全球但在歐美市場難以傾銷，尤其以通訊產品對於國防與資訊安全疑慮，台灣廠商在這一波中美貿易戰中因有先進晶圓製程完整供應鏈的優勢，在往後5到10年將成為全球高階科技的製造中心。

而高速傳輸中光纜線與光模塊是在往後進入半導體矽光子前重要的解決方案，估計半導體進入矽光子領域仍需要五年以上時間，但資料交換中心與AI伺服器已如火如荼鋪設建立中，可知的往後2至3年光纜線光模塊將迎來爆炸性成長。

（首圖來源：shutterstock）

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