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？？？
？？，，，，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？？？
？？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？？？
？？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？？？
？？槌滔虬氲继逵胂冉庾盎方谧啤！。

激光器将从配套零件酿成焦点资产。。。古板可插拔光？？？
？？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？？？
？？椤！。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？？？
？？槌袒崾艿揭欢ǖ墓セ鳌！。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？？？
？？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？？？
？？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？？？
？？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？？？
？？，，，，那我就把焦点的"光引擎"做好了卖给你。。。从"卖？？？
？？"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。。。

我国人工智能在民生服务、智能制造、消耗升级、智慧都会等重点领域已实现商业化规；；；；；；τ，，，，形成成熟应用模式和市场规模。。。“人工智能商业化规；；；；；；τ眯杈弑3个基本条件，，，，即数字化基础好、数据资源富厚、知识服务本钱较高。。。现在，，，，互联网、金融、高端制造、医疗等重点领域能够知足这些条件，，，，人工智能商业化规；；；；；；τ媒虾谩！。”赵刚说。。。