泉源：马斯克点赞宇树载人机甲作者： 张玮季：

台积电：“一定要记着COUPE”

文｜半导体工业纵横

2021年，
，，台积电在Hot Chips上宣布了最新的3D封装手艺蹊径图，
，，内里涉及了一个硅光封装COUPE。。。。

这一年行业最热的话题是3nm、2nm，
，，硅光封装只是小小一点。。。。但台积电看到的是另一个问题：当AI训练集群的GPU从几十块跳到万卡级别，
，，数据在芯片之间跑来跑去的价钱，
，，最先变得让人难以忽视。。。。

五年后，
，，故事翻转了。。。。台积电宣布硅光整合平台COUPE于2026年进入量产。。。。英伟达、博通的订单已经砸下去了，
，，三星在追赶。。。。今年，
，，台积电副配合营运长张晓强在手艺论坛上说了句话：一定要记着COUPE。。。。

01一个被忽视的瓶颈

已往几十年，
，，数据中心内部GPU和交流机的通讯靠的是可插拔光模？？？，
，，可以明确为一个可以拔插的盒子，
，，把电信号酿成光信号发出去，
，，对方再把光信号变回电信号。。。。这套架构的利益是：简朴、好用、出问题换掉就好。。。。

可是AI的疯狂，
，，再次刷新了需求。。。。当单次训练使命的GPU数目从几十跳到数万，
，，当传输速率从400G涨到800G、1.6T，
，，信号在电→光→电之间往返折腾的价钱最先失控。。。。古板DSP可插拔方案处理1.6T信号，
，，功耗在30瓦量级。。。。在先进制程竞赛中，
，，这个功耗数字听起来不算什么，
，，但放在数万GPU同时跑的大模子训练里，
，，光是光模？？？榈哪芎木湍艹缘舻恼ǚ务器的电力配额。。。。更要害的是，
，，FEC纠错需要特另外处理时间，
，，在大模子漫衍式训练的场景下，
，，这些琐屑加起来，
，，足以让相当一部分GPU在等数据。。。。

铜能救场吗？？？？短距离可以，
，，可是一旦跨机架、跨节点，
，，信号衰减和延迟就扛不住了。。。。业界需要新的方案。。。。

可插拔光学器件、OBO、NPO 和 CPO

可插拔和CPO 的功耗

业内选择了光互连，
，，用光取代电来传数据，
，，功耗更低、延迟更短、带宽密度更高。。。。但问题在于，
，，怎么把光学器件和电学芯片高效地集成在一起？？？？古板做法是分立设计、光模？？？榈ザ婪庾，
，，但这种方式在AI场景下显得太松散，
，，信号路径太长，
，，消耗太大。。。。

CPO，
，，共封装光学，
，，就是来解决这个问题的：把光学引擎直接塞进芯片封装里，
，，让光信号在最靠近处理器的地方爆发。。。。

想法不重大。。。。实现起来，
，，是另一回事。。。。

02COUPE是什么？？？？

硅光子不是什么新鲜事。。。。2000年月初就有人在研究了。。。。优势明确：跟CMOS工艺兼容，
，，本钱可控，
，，可大规模集成。。。。但难题同样明确：光学器件和电学芯片怎么高密度地捏在一起？？？？光学耦合怎么搞？？？？封装精度怎么包管？？？？测试怎么搞？？？？这些问题不解决，
，，硅光子就无法大规模量产。。。。

台积电给出的思绪是：既然硅光子自己搞未必，
，，那就让它跟台积电最强的封装能力绑在一起。。。。CoWoS、SoIC，
，，这两把刀在AI圈已经是响当当的了。。。。

2023年，
，，台积电在IEEE ECTC上推出COUPE 2.0，
，，焦点升级是引入混淆键合（Hybrid Bonding）手艺。。。。芯片之间不再靠微凸块（bump）毗连，
，，而是在室温下让氧化物分子直接"吸"在一起，
，，再升温退火让铜键合。。。。这个工艺大幅缩短了电子芯片和光子芯片的间距，
，，把信号传输的消耗压到最低。。。。

进入2024年，
，，COUPE进入麋集验证阶段。。。。IEDM大会上，
，，台积电宣布了更多细节：单模硅波导消耗0.67dB/cm，
，，氮化硅波导低至0.21dB/cm，
，，Ge探测器响应率靠近1A/W，
，，200Gbps微环调制器的误码率不到一亿分之一。。。。也就是说，
，，COUPE不但醒目活，
，，并且干的好。。。。

不过，
，，能把重大的事情变得简朴，
，，才有资格收溢价。。。。真正让COUPE从手艺酿成生意的是台积电的改变。。。。

这里要插一段行业配景：在硅光子这件事上，
，，GlobalFoundries着实是更早的玩家，
，，2017年就最先给客户代工硅光芯片，
，，积累了大宗履历。。。。按理说，
，，它应该占有先机。。。。但GlobalFoundries的模式是典范的foundry头脑：我只管造芯片，
，，后面的封装集成你自己搞定。。。。这套逻辑对有完整光电设计能力的头部客户没问题，
，，但具备这种能力的公司，
，，全球数不出十家。。。。

台积电的打法差别，
，，它不但造芯片，
，，还包圆了整个封装流程。。。。从硅光子晶圆制造，
，，到电子芯片和光子芯片的键合，
，，再到光学封装，
，，所有在台积电的产线里完成。。。。？？？突е恍枰研枨筇崃，
，，剩下的一站式搞定。。。。

这个差别最终决议了客户的流向。。。。2025年，
，，英伟达和博通最先把部分产品从GlobalFoundries迁徙到台积电COUPE平台。。。。更要害的是，
，，当英伟达决议用6nm先进逻辑节点做电子控制芯片时，
，，只有台积电能同时搞定先进制程和混淆键合封装，
，，其他家要么工艺领先但封装跟不上，
，，要么封装可以但先进节点没有。。。。

绕了一圈，
，，CoWoS成了入场券，
，，而台积电独发。。。。

03COUPE量产，
，，工业链变局

COUPE量产的影响，
，，远不止台积电自己。。。。现在，
，，供应链价值正在从古板光模？？？槌滔虬氲继逵胂冉庾盎方谧。。。。

激光器将从配套零件酿成焦点资产。。。。古板可插拔光模？？？橛玫氖荅ML激光器，
，，调制器是集成在内里的。。。。但CPO需要外部一连波激光器，
，，一个一连发光、功率高达数百毫瓦的激光光源，
，，通太过束器同时给多个光子通道供光。。。。手艺门槛完全不在一个量级。。。。同时，
，，这类激光器的焦点质料是磷化铟（InP），
，，全球供应偏偏偏紧。。。。需求在涨（光通讯市场扩张、CPO新增需求、出口限制），
，，产能却跟不上。。。。

效果是，
，，激光器厂商从幕后走到了聚光灯下。。。。Coherent以为，
，，InP（磷化铟）的供需失衡至少将一连整个2026和2027年。。。。Coherent正全力推进6英寸InP晶圆的量产爬坡。。。。Lumentum预计到2026财年底，
，，EML产能将较2025年增添超50%，
，，因此公司已推进约40%的磷化铟(InP)扩产妄想。。。。2026年3月，
，，英伟达直接砸了40亿美元（各20亿）投资Lumentum和Coherent，
，，锁定多年采购允许。。。。

测试装备厂商也是赢家。。。。CPO的制造重漂后远超古板光模？？？。。。。从光子晶圆测试、芯片键合、光引擎装配到整机测试，
，，每个环节都需要微米级精度的专用装备。。。。联讯仪器、Chroma、ficonTEC在CPO量产链路上不可或缺。。。。Yole展望，
，，CPO市场将从2024年的4600万美元飙升至2030年的81亿美元，
，，这意味着，
，，测试装备的订单岑岭还在后面。。。。

FAU厂商也将受益。。。。光纤阵列单位（FAU）是把芯片爆发的光信号耦合进光纤的要害组件。。。。在CPO架构下，
，，FAU需要更高的耦合精度和更重大的封装集成。。。。在CPO场景下，
，，单个FAU的价值量将显著提升。。。。天孚通讯等海内FAU厂商依附细密加工能力，
，，正成为CPO工业链中不可或缺的一环。。。。

古板光模？？？槌袒崾艿揭欢ǖ墓セ。。。。中际旭创和新易盛是这场变局中最典范的案例。。。。这两家全球光模？？？榱，
，，2025年业绩都在高速增添（中际旭创净利润同比增添109%，
，，新易盛同比增添235%）。。。。？？？刹灏问贝，
，，光模？？？槌淌欠桨傅募缮，
，，掌握着光电转换的焦点环节。。。。但到了CPO时代，
，，光引擎和XPU/交流机芯片被共封装在一起，
，，方案集成商的位置被半导体厂商（英伟达、博通）和OSAT接手，
，，古板光模？？？槌棠茏龅闹皇Ｏ鹿庖嬷圃旌屯獠抗庠醋榧。。。。

不过，
，，中际旭创早已官宣光引擎实现自研自产，
，，新易盛也在2026年3月亮相手握光引擎手艺。。。。它们的战略是：既然你不需要"外挂"的模？？？，
，，那我就把焦点的"光引擎"做好了卖给你。。。。从"卖模？？？"到"卖光引擎"，
，，这是头部厂商的自动转型。。。。

04竞赛才刚起步

2026年，
，，Scale-out CPO（机架间互联）交流机最先量产出货，
，，这是目今的主战场。。。。但真正的挑战是2027年-2028年时，
，，Scale-up CPO（机架内GPU互联）方案。。。。Scale-up CPO意味着光互连要进到机架内部，
，，直接和GPU封装在一起。。。。这个场景敌手艺的要求更高，
，，对供应链的控制也更严。。。。

台积电并非这一赛道的唯一玩家。。。。

每当台积电宣布什么大行动时，
，，另一位韩国友商也会迅速跟进。。。。对，
，，说的是三星。。。。今年3月，
，，三星电子正式宣布进军光通讯市场。。。。三星电子蹊径图显示，
，，将于2027年实现基于TC（热压）键合的光引擎，
，，2028年实现混淆键合过渡，
，，2029年最先提供"交钥匙"CPO服务，
，，即一站式、全流程的CPO代工总包。。。。

现在，
，，Tower Semiconductor的硅光子收入还在一连增添。。。。从2024年约1.06亿美元增添到2025年约2.28亿美元，
，，并妄想将产能扩大5倍以上。。。。今年已经与最大硅光子客户签署总额13亿美元的2027年供货条约，
，，并已收到2.9亿美元预付款用于产能预留。。。。公司还披露，
，，客户已就2028年允许更大规模的晶圆订单，
，，相关追加预付款将于2027年1月前到位。。。。

同时业内也有许多后起之秀，
，，Ayar Labs、Lightmatter、Celestial AI，
，，这波企业走的更激进，
，，直接把光子塞进XPU封装里，
，，瞄准2028年以后的下一代市场。。。。Marvell宣布用32.5亿美元收购Celestial AI，
，，就是希望早早占位。。。。

台积电正在打造完整的"三层蛋糕"AI平台架构，
，，包括SoIC、CoWoS与COUPE光互连手艺。。。。

台积电体现，
，，全球首款接纳COUPE手艺的200Gbps 微环调制器（Micro Ring Modulator）已于今年最先生产，
，，并已实现低于一亿分之一的比特误码率。。。。

到2030年前，
，，台积电将通过400Gbps光调制器、多波长与多光纤阵列手艺，
，，把带宽密度提升8倍至4TBps。。。。相较古板铜线，
，，COUPE可让系统能效提升4 倍、延迟降低10倍；；；；若进一步与封装平台深度整合，
，，能效甚至可提升至10倍，
，，延迟降低20倍，
，，成为未来AI数据中心的主要基础手艺。。。。

COUPE的需求将越发兴旺。。。。