关于共封装光学（CPO），你可能不知道的五件事

文章由 Lam Research 先进封装战略营销董事总经理 Chee Ping Lee 撰写，核心观点是：CPO 常被视为光子学突破，但其商业成功同样取决于先进封装，即光学与电子元件如何集成、连接、保护并实现可重复的规模化制造。AI 推动算力与数据搬运需求激增，处理器之间的电连接在功耗、散热和速度上日益成为瓶颈；CPO 将光引擎尽量靠近处理器和交换机，缩短高速电链路，让数据更早转为光传输，目标是更高带宽、更低每比特互连能耗和更低时延。 第一，CPO 本质是异质集成挑战。光子集成电路、电子芯片、互连、光纤与支撑结构需作为一个紧密集成的系统协同工作，先进封装提供将异质组件近距离放置并保持电性能、光学对准与热稳定性的架构，封装选择从设计之初就影响组件布局、信号路径、供电、散热、可测试性与可制造性。 第二，先进封装把 CPO 的性能承诺变成可制造系统。扇出晶圆级封装、混合键合和 3D 堆叠提供不同集成路径，但互连需在整片晶圆上保持均匀，键合表面需洁净且精确制备，薄且可能翘曲的晶圆需无损处理，微小偏差都会影响电通路、光学对准与良率。Yole Group 分析显示，数据中心大规模 CPO 部署预计在 2028 至 2030 年出现。 第三，组件之间的空隙同样重要。在部分 3D 堆叠和高密度 CPO 集成方案中，光电裸片靠近放置或堆叠后会留下微小间隙，可能成为机械与热应力的关键点；先进裸片间隙填充需在深或不规则空间中无空洞填充，并在后续工艺与热循环中保持稳定，不引入过大应力或晶圆形变。Lam Research 以先进沉积与晶圆处理能力应对厚而无空洞的介质薄膜及高翘曲晶圆。 第四，精度需覆盖整个封装。光引擎相对电子与光纤接口的定位、电互连的一致性、光纤与光学接口的对准、键合层的平整与牢固，以及制造和运行中的热与机械应力，都要求沉积、刻蚀、清洗、电镀、键合准备、边缘管理与工艺控制协同工作，而非孤立步骤。 第五，制造协作决定 CPO 规模化速度。CPO 汇集芯片设计、代工、封装、设备、材料、光纤连接器、系统厂商与数据中心运营方，封装选择会影响光学接口，键合方式会影响热预算，可维护性要求会影响光纤与光引擎的连接方式。Lam 的角色是通过沉积、刻蚀、清洗、电镀、晶圆处理与工艺控制等技术组合，帮助客户把新概念转化为可重复工艺，目标不只是让器件工作，而是支撑高量产所需的生产率与一致性。文章最后引用 Yole Group 数据称，CPO 光子封装市场到 2031 年可能接近 50 亿美元，下一阶段将由更好的集成而非仅更好的光学器件来定义。