OFC 2026 - 800G CPO 核心技術突破：1060-nm 單模 VCSEL 實現 2km 傳輸與 4.1 pJ/bit 極致能效 - 古河電工 (Furukawa Electric)

在 AI 與機器學習 (AI/ML) 算力需求爆炸的背景下，傳統封裝式收發器 (Pluggable Transceivers) 的功耗與傳輸密度已面臨物理瓶頸。於 OFC 2026 會議中，古河電工 (Furukawa Electric) 展示了其在共同封裝光學 (CPO) 領域的最新進展：53-Gbaud × 8 通道 1060-nm 單模 VCSEL 解決方案 。

此技術不僅解決了高密度互連的空間限制，更透過單模雷射技術將 VCSEL 的傳輸距離推升至 2 公里，成功覆蓋數據中心內部 (Intra-datacenter) 的全範圍需求 。

核心技術解析：從多芯纖維 (MCF) 轉向標準化生態系統

古河電工此次的研究重點在於商業化可行性。相較於先前開發的 16 通道 1.6-Tb/s 方案（需依賴 19 芯多芯纖維 MCF，標準化門檻高），本次發布的 8 通道方案展現了更成熟的產業整合力：

• 標準化介面：採用標準的 MT Ferrule 與商業化 980-nm 單模纖維 (SMF)，大幅提升了互操作性與成本優勢 。

  
  

• 超小型封裝：模組尺寸僅為 7.7 mm × 15.9 mm × 7.95 mm 。

  
  

• 無時鐘數據恢復 (CDR-less) 設計：透過縮短 GPU/ASIC 與 CPO 轉接板之間的電氣傳輸線，移除功耗密集的 CDR 晶片，實現低延遲與高能效 。

  
  

1060-nm 單模頂射式 VCSEL 的物理創新

為了在 VCSEL 架構下達成單模操作與高頻寬，古河電工在元件設計上引入了關鍵技術：

1. 金屬孔徑 (Metal-aperture)：利用環形 p 型電極形成的孔徑，限制橫模 (Transverse mode) 以確保單模操作 。

   
   

2. 頻寬增強：3-dB 頻寬成功突破 26.5 GHz，足以支持 53-Gbaud 的訊號運作 。

   
   

3. 光學耦合系統：採用兩組單模微透鏡陣列 (Microlens arrays)，將耦合損耗控制在 <2 dB（位移公差為 +/- 1 um），這對於長距離傳輸所需的鏈路預算至關重要 。

   
   

關鍵性能指標與測試數據

本次實驗針對 53-Gb/s NRZ 與 106-Gb/s PAM4 訊號進行了全面測試，結果證明 1060-nm VCSEL 具備取代傳統矽光 (SiPh) 方案的潛力：

指標	實驗數值	產業意義
總傳輸速率	800 Gb/s (106-Gb/s PAM4 × 8)	滿足當前主流 GPU 互連頻寬需求。
傳輸距離	2 km980-nm SMF)	突破 VCSEL 僅限短距 (SR) 的刻板印象，達成全鏈路覆蓋。
鏈路功耗 (Link Energy)	4.1 pJ/bit	遠低於傳統插拔式模組的 ~20 pJ/bit 。
邊模抑制比 (SMSR)	40 dB	高光譜純度確保了長距離傳輸的訊號品質。

訊號品質表現

• 53-Gb/s NRZ：在 2km 傳輸下，BER 優於 1E-12 。

  
  

• 106-Gb/s PAM4：在 8 通道同時運作下，2km 傳輸後的 BER 為 9E-6，穩定低於 KP4-FEC 門檻 。

  
  

產業鏈與市場影響

古河電工的這項成果對數據中心供應鏈具有深遠影響：

1. VCSEL 供應商 (如 Broadcom, II-VI)：VCSEL 技術從多模 (MM) 向單模 (SM) 的轉型，將使其在 CPO 市場中與矽光子 (SiPh) 展開直接競爭。

2. 封裝測試廠：CPO 的 0.3-mm-pitch LGA 介面與有機無芯增層基板 (Organic core-less building-up substrate) 的應用，要求更精密的光電整合封裝能力 。

3. 交換器與伺服器架構：低功耗特性能顯著緩解 AI 算力中心對散熱系統的壓力，預計將加速 CPO 在下一代 1.6T 甚至 3.2T 交換器中的滲透率。

Simple Tech Trend 觀點

STT 主編評論：長期以來，VCSEL 被視為僅限於 100 公尺內的廉價方案，而 2 公里以上的長距傳輸則是矽光子或 EML 雷射的天下。古河電工透過 1060-nm 單模技術 打破了這一界限。

1. 能效優勢是王道：4.1 pJ/bit 的數據極具競爭力。對於 AI 叢集而言，節省的每一毫瓦功耗都直接轉化為更低的 TCO (總體擁有成本)。

2. 向 1.6T 演進的路徑明確：講者在 Q&A 中提到，未來將朝向 100-Gbaud (200G/通道) 邁進 。這意味著在不增加光學介面複雜度的情況下，1.6T CPO 模組已近在咫尺。

3. 生態系統兼容性是亮點：放棄昂貴的多芯纖維 (MCF) 而選擇標準 SMF 是一項精確的策略決策，這讓古河電工的方案更容易被現有的數據中心基礎設施接納。

我們預計在未來的 12-24 個月內，單模 VCSEL 將成為 CPO 領域中，除了矽光子之外最強有力的技術分枝，特別是在對成本與功耗極度敏感的 Back-end Interconnect 場景中。