2026年10月18日 星期日

CPO 共同封裝光學架構解析|102.4T 交換器登上 OCP 2026:銅線到 200G 只剩 1 公尺


重點先講:我們在 3 月的影片說過「銅線撐不住了」。這週在美國聖荷西的 OCP 全球峰會(10/12–15),這句話變成了可以放進機櫃的產品:多家廠商同時展示 Broadcom 第三代 共同封裝光學(CPO)交換器,102.4 Tb/s、64 個 1.6T 埠。下面拆四件事:銅線到底在哪裡撞牆、省電怎麼算、可靠度怎麼解、量產還差什麼。廠商數字來自新聞稿與產品簡介,換算部分是我的算術示意,非實測。

發生了什麼

  • 10/8 Broadcom:宣布在 OCP 展出第三代 TH6-Davisson CPO,並列出 Celestica、台達電、Micas 三家會在現場展示 102.4T CPO 系統。
  • 10/12 Celestica DS6005:64 × 1.6TbE、102.4 Tb/s,1.5OU 高、放進 OCP ORv3 機櫃,全液冷,雷射做成可現場更換的外部模組,跑開源 SONiC。
  • 10/12 Micas:預覽 1RU 的 CPO 平台,64 × 1.6T DR8、200G SerDes,排定 2027 年第一季量產。
  • 10/14 EE Times(Ayar Labs CPO 峰會):Meta、Broadcom、AMD、聯發科、Lumentum、緯穎同台,共識是 CPO 會先進交換器,大規模需求約從 2028 年開始。

CPO 是什麼?傳統做法是交換晶片把高速電訊號送過電路板,跑到前面板,再由插在那裡的光模組(裡面有 DSP 重整訊號)轉成光。CPO 把負責光電轉換的光引擎直接封裝在交換晶片旁邊,電訊號只走幾公分甚至幾毫米就變成光。Davisson 一顆晶片周圍放了 16 個 6.4T 光引擎,光引擎採用台積電 COUPE 技術。

工程重點 1:銅線撞牆的是「頻率 × 距離」

銅線的損耗會隨訊號頻率和長度一起上升,速度越快,能跑的距離越短。聯發科首席架構師在峰會上給的經驗值是:每通道 100G 約 3 公尺、200G 約 1 公尺、400G 不到 0.25 公尺。Davisson 的 SerDes 每通道是 212.5 Gb/s PAM4,剛好卡在「銅線只剩一公尺」這一代。想靠銅線硬撐,就得花更多功率在等化和重整訊號上。換成光之後,損耗幾乎跟距離脫鉤,原本只能塞在一個機櫃裡的 scale-up 網路,才有機會跨好幾個機櫃。

工程重點 2:省電帳怎麼算?

一顆 1.6T DR8 全 DSP 可插拔光模組,公開規格大約 22–30 W。64 埠全插滿就是 64 × 22–30 ≈ 1.4–1.9 kW,還沒算交換晶片本身。Broadcom 宣稱 CPO 讓光互連功耗降低 70%。如果把 70% 套在這個模組功耗上,一台交換器約可省 1.0–1.3 kW。換成每位元能量更直觀:30 W ÷ 1.6 Tb/s ≈ 19 pJ/bit,22 W 約 14 pJ/bit,降 70% 後約 4–6 pJ/bit。注意對手不只 DSP 模組:拿掉 DSP 的 LPO 線性光模組已經有 1.6T 標稱 10 W 以下(約 6 pJ/bit)。所以 CPO 對 LPO 的優勢沒有對 DSP 模組那麼大,這是接下來幾年真正的戰場。註:Broadcom 沒公布 70% 的比較基準細節,以上是我的假設換算。

工程重點 3:雷射拿出來、整台泡液冷

CPO 最大的風險是「光引擎焊死在封裝上」。可插拔模組壞了拔掉換一顆就好,CPO 的光引擎壞了,可能整顆封裝都要報廢。聯發科在峰會上點出:AI 加速器上有價值數萬美元的 HBM,光引擎貼上去後才失效,好好的晶片就跟著陪葬。所以業界先拿交換器開刀:交換器沒有 HBM,功耗也比 GPU 穩定,GPU 的溫度可以瞬間擺盪數十度,而光元件對溫度非常敏感。解法有兩個:一是把最怕熱、最容易壞的雷射移出封裝,做成前面板可插拔的外部光源(ELSFP);二是像 DS6005 這樣整機液冷,讓光引擎的溫度穩定下來。

工程重點 4:量產卡在供應鏈和標準

技術展示有了,量產還沒到。Lumentum 技術長直言:「這個產業還沒準備好應付 CPO 要的量。」雷射、基板、連接器、光纖都要從小眾產線放大到 CMOS 等級。另一個關鍵是標準:Meta 推動的 OCI MSA 第一代用 4 個波長 × 50G,路線圖從 200G 一路排到 3.2T,目標是讓不同廠牌的 GPU 和交換器能互通。對台灣供應鏈來說,這裡面有台積電的光引擎封裝、台達與緯穎的系統整合,都是同一條線上的角色。我的推論是:2026–2027 是交換器端的驗證期,GPU 端的 CPO 要等可靠度和良率數據出來才會跟上。

還缺什麼/待核

  • Broadcom 只給了「降低 70%、超過 3.5 倍」的相對數字,沒有公布絕對的 pJ/bit 和比較基準。
  • Celestica DS6005 的整機功耗、售價與出貨時程未公開;Micas 的 CPO 平台是預覽,量產排在 2027 Q1。
  • CPO 在大規模部署下的現場故障率、光引擎維修流程,目前還沒有公開數據。
  • 本文 22–30 W 模組功耗與省電換算是示意,實際依模組廠牌、距離與交換器設計而不同。

相關影片

今天想問你:如果你是資料中心的工程師,你會先上 CPO,還是繼續用可插拔、改用更省電的 LPO?「壞了只能整片換」這個風險,你願意用每台省 1 kW 去換嗎?留言告訴我。

2026年10月17日 星期六

百萬瓦卡車快充架構解析|Tesla Megacharger 1.2 MW、Voltix 1.5 MW MCS:一座充電站就是一座變電所


重點先講:
電動卡車喊了快十年,真正卡住的從來不只是電池,而是「半小時要灌進去幾百度電」這件事。10 月第一週,美國和法國各開出第一批百萬瓦級(MW)卡車快充站。把數字攤開來看,你會發現一座卡車充電站,本質上是一座小型變電所。以下拆四件事,數字來自業者與標準組織公開資料,換算部分是我的算術示意,非實測。

發生了什麼

  • 10/8 Pilot × Tesla:第一座 Tesla Megacharger 站在喬治亞州 Ellabell 開放,6 個重型車位;另有 12 座施工中,加州 Tulare 10/9 開放,德州、內華達接著上。每站 4–8 個車位,用 Tesla V4 機櫃,每柱最高 1.2 MW,官方說 30 分鐘可補回約 60% 續航。
  • 預組化:Tesla 9 月開始出貨工廠預先組好的 Megacharger,一個 V4 機櫃配 2 支充電柱,縮短現場施工。
  • 背景:Tesla Semi 9/24 在內華達 Sparks 宣布量產,工廠設計年產 5 萬台;官方規格耗電約 1.7 kWh/mi,標準版 325 英里、長程版 500 英里。
  • 10/2 法國 Voltix:在 A20/A71/A85 交會的 Vierzon 開出 4 支 1.5 MW 充電柱,同時配 CCS 與 MCS(百萬瓦充電系統)接頭,之後擴到 8 支;充 30–45 分鐘,對上歐盟「開 4.5 小時要休 45 分鐘」的規定。

跟 9/22 那篇不一樣:上次談的是 MAN eTGX 這台車和 MCS 車端插座;這次看的是站端:電流怎麼散熱、一座站要從電網拉多少功率、能量算不算得過來。

工程重點 1:功率往上加,只能靠電流

CharIN 建議 MCS 的工作電壓是 400–1,250 V,連續電流測到 3,000 A,上限約 1,250 × 3,000 = 3.75 MW。電壓為什麼不繼續往上拉?因為車上的電池、絕緣距離和半導體耐壓都已經在 1,000 V 等級附近(這正是 800V 碳化矽平台在解的問題)。所以 1.2 MW 若以約 1,000 V 估算,就是約 1,200 A;一般轎車 350 kW 超充在 800 V 下大約 440 A。卡車快充多出來的功率,幾乎都是電流。註:Tesla 沒有公布 Semi 的電池電壓與充電電流,1,000 V 是我的假設。

工程重點 2:電流翻 3 倍,發熱翻 9 倍

導線和接點的發熱是 I²R。假設整條槍線加接點總電阻是 1 mΩ(示意值),1,200 A 時發熱約 1.4 kW,3,000 A 時就變成約 9 kW,像一台電暖爐塞在你手上的槍頭裡。所以標準直接分級:約 350–500 A 可以不主動冷卻;約 1,000–1,500 A 槍頭要液冷;到 3,000 A 連車端插座都要液冷。INL 的互通測試把接點溫度上限訂在 100°C,CharIN 也建議線長最多 15 m、越短越好,因為液冷線又重又難拉。

工程重點 3:一座站,就是一座變電所

Ellabell 6 柱 × 1.2 MW = 7.2 MW 額定;Voltix 現在 4 × 1.5 = 6 MW,擴到 8 柱就是 12 MW。這是一座小工廠的用電量,一般低壓配電根本接不住,必須拉中壓專線,配變壓器、開關設備,再把交流整流成高壓直流。實際上不會每柱同時滿載,但電網要照最壞情況規劃,電力公司的審查和施工往往比充電樁本身還慢:Pilot 原本說夏天開第一站,最後拖到 10 月。我的推論是,接下來兩個方向會變重要:一是站內放儲能電池削峰、少付需量電費;二是用固態變壓器(SST)直接把中壓轉成直流,省掉笨重的工頻變壓器,這跟我們談 AI 資料中心 800 VDC 是同一套邏輯。

工程重點 4:能量帳算得過來嗎?

用 Tesla 公布的 1.7 kWh/mi 試算:歐盟司機開 4.5 小時、平均 80 km/h,約 360 km(224 英里),耗電約 380 kWh。休息 45 分鐘、平均 1 MW 就能灌進約 750 kWh,理論上綽綽有餘。反過來看 Tesla 的「30 分鐘補 60%」:如果長程版電池真的是 822 kWh,60% 約 490 kWh,平均功率接近 1 MW,代表充電曲線在大部分區間幾乎不降功率,這對電芯散熱要求非常高。重點是:Electrek 指出 Tesla 換成 4680 電芯後沒有更新電池容量,所以 822 kWh 和這個平均功率都只能當上限推估。

還缺什麼/待核

  • Tesla 沒公布 Semi 的電池電壓、最大充電電流與完整充電曲線;換 4680 後的電池容量也未更新。
  • Tesla Megacharger 柱是否與 MCS 互通,這次的新聞稿沒有說明。
  • 兩個站的電網接入容量、變壓器規格、有沒有儲能緩衝,以及建置成本都未公開(Voltix 明確未揭露成本)。
  • Tesla 年底「30 座以上站、200 支以上 MW 級充電柱」是公司目標,尚待實際完成。
  • 本文 1,000 V、1 mΩ、80 km/h 等皆為示意假設,真實數字依車型與站點不同。

相關影片

今天想問你:電動卡車普及最後會卡在哪裡?是充電槍的散熱、站點的電網容量,還是司機根本不想在休息站等 45 分鐘?如果台灣的國道服務區要蓋一座 6 MW 的卡車快充站,你覺得該由誰出錢拉這條電?留言告訴我。

桌上也能玩的「功率 = 電壓 × 電流」

卡車站的物理縮小一萬倍,就是你桌上的快充:同樣是拉高電壓、控制電流、管好發熱。下面三樣是我自己會拿來觀察功率和用電的小工具:

【蝦皮直營】宏晉 65W 數顯氮化鎵快充頭 USB A + Type C 數字顯示

【蝦皮直營】宏晉 65W 數顯氮化鎵快充頭 USB A + Type C 數字顯示

台灣小米公司貨 小米 USB-C 傳輸線編織線版 100cm Type-C

台灣小米公司貨 小米 USB-C 傳輸線編織線版 100cm Type-C

TP-Link Tapo P110M Wi-Fi 迷你無線智慧插座 (支援 Matter / 電力監控)

TP-Link Tapo P110M Wi-Fi 迷你無線智慧插座 (支援 Matter / 電力監控)

本文含蝦皮分潤連結,透過連結購買我會獲得少量回饋,不影響你的價格。

電動車冬天耗電原理|電池低溫內阻揭秘:Arrhenius、電解液黏度與冷車快充鋰析出


重點先講:
電動車冬天續航縮水,大頭不在馬達,而在電池「變冷之後內阻暴增」。電阻一變大,能放出的功率、能接受的充電電流、甚至電池壽命都一起被拖下水。

電動車冬天為什麼超耗電?電池低溫內阻揭秘

發生了什麼

  • AAA 2019 年測試:−6.7°C(20°F)下,不開暖氣續航平均少約 12%,開暖氣則少約 41%(來源見文末)。
  • 暖氣耗電我們 10/11 已經談過(熱泵 vs PTC),這篇只談電池本身:為什麼「冷電池」本身就虧電。
  • 鋰電池內阻在 0°C 以下常見為室溫的數倍;−20°C 時可能更高(估算,依電芯化學差異很大)。

一句話模型:可用功率 ≈ V × I − I²R。R 變大,I²R 熱損與壓降一起上升,BMS 為了不讓電壓跌破下限,只能限電流。

工程點 1:Arrhenius——溫度一降,反應速率指數下降

電化學反應速率遵循 Arrhenius 關係 k ∝ exp(−Ea/RT)。溫度從 25°C 降到 −10°C,絕對溫度只少約 12%,但因為在指數裡,反應速率可能掉到原本的幾分之一(估算,取決於活化能 Ea)。這就是為什麼「只冷一點點」電池表現就差很多。

工程點 2:電解液變黏,離子跑不動

液態電解液(碳酸酯溶劑+LiPF₆)在低溫黏度上升、離子電導率下降,歐姆電阻與擴散阻抗都變大。極冷時部分溶劑接近凝固點,鋰離子在隔離膜孔隙中移動更困難。

工程點 3:電荷轉移電阻 Rct——低溫的最大頭

在 EIS(交流阻抗)圖上,低溫時半圓明顯變大,代表鋰離子穿過 SEI 膜、在電極表面完成反應的電荷轉移電阻 Rct暴增。文獻普遍指出低溫下 Rct 是內阻上升的主要貢獻者(Jaguemont 2016 綜述)。

工程點 4:冷車快充=鋰析出風險

充電時負極電位會被推低;低溫下嵌入變慢,電位更容易跌破 0 V vs Li/Li⁺,鋰就直接鍍在石墨表面(lithium plating)。Waldmann 等人 2014 的研究顯示在低於約 25°C 時鋰析出成為主要老化機制。這也是 BMS 冬天會大幅降低快充功率的原因。對策:導航到快充站觸發電池預熱,或出發前插著電預熱。

還缺什麼/待核

  • 各車廠電芯(NCM vs LFP)低溫內阻差異大,LFP 通常更怕冷,但具體倍數需看廠規。
  • 預熱能挽回多少續航因車而異,本文不給單一數字。

完整影片:電動車冬天為什麼超耗電?真正吃電的不是馬達!電池低溫內阻揭秘

你的車冬天快充時,有看到功率被限制嗎?留言告訴我車型和溫度。

自己動手看低溫效應:小工具推薦

手機行動電源也是鋰電池:冬天拿到戶外,用 USB 電表看充電功率怎麼掉、用萬用表量電壓壓降,就是縮小版的 EV 低溫實驗。

【行動電源 1】Anker A1664 MagGo 10000mAh Qi2 30W 超薄磁吸行動電源 (授權直營)

【行動電源 1】Anker A1664 MagGo 10000mAh Qi2 30W 超薄磁吸行動電源 (授權直營)

【USB電表 1】FNIRSI FNB-C2 USB PD 3.1 Type-C 快充測試儀 電壓電流表

【USB電表 1】FNIRSI FNB-C2 USB PD 3.1 Type-C 快充測試儀 電壓電流表

【萬用電表 1】美國 FLUKE 101 F101 掌上型數位萬用表

【萬用電表 1】美國 FLUKE 101 F101 掌上型數位萬用表

本文含蝦皮分潤連結,透過連結購買我會獲得少量回饋,不影響你的價格。

資料來源:AAA 2019 低溫續航測試(AAA Newsroom);Waldmann et al., J. Power Sources 262 (2014) 鋰析出與溫度研究;Jaguemont et al., Applied Energy 164 (2016) 鋰電池低溫性能綜述。文中電阻倍數為依文獻趨勢的估算,實際依電芯化學與 BMS 而異。

Vkinng World|vkinngworld.blogspot.com|YouTube @vkinng