定義
薄膜濾光片（Thin Film Filter, TFF）以「多層介電質干涉」為核心物理原理：在光學玻璃基板上交替堆疊高折射率（H）與低折射率（L）介電質材料（如 SiO₂、TiO₂、Ta₂O₅），利用光的干涉效應使特定波長 100% 穿透、其餘波長被完全反射。它是 DWDM／CWDM 系統中完成波長合波（MUX）與分波（DEMUX）的關鍵被動元件。
與 WDM / DWDM / MUX 的關係
WDM / DWDM 是架構與規格，MUX/DEMUX 是合波 / 分波功能，TFF 是實現該功能的方案之一。TFF MUX/DEMUX 與 DWDM 需求高度相關，但不完全重疊：CWDM、FR4 / 2xFR4、LAN-WDM、光源濾鏡、PBS/PBC 也會用到 TFF；而 SiPh / CPO 的 MUX/DEMUX 也可能由 on-chip AWG、echelle grating、ring filter 或 MRM 承接。
圖解
圖說：TFF 技術細節對比（DWDM vs CWDM）。DWDM 需 100~200 層以上多腔體堆疊、超窄通道；CWDM 層數較少（約 40~60 層）、通道間距較寬。圖中標示穿透頻譜的平頂（flat-top）與陡邊（steep edge）特性。
圖說：TFF 分波原理。入射複合光（λ1, λ2 … λ8）經薄膜濾光片逐級反射 / 透射，將各特定波長分離輸出（demultiplexed wavelengths），是光纖網路維持超低損耗的關鍵。
技術原理
干涉與 1/4 波長規則
每層薄膜的「光學厚度」（物理厚度 × 折射率）通常設計為目標波長的 1/4。光線射入時各界面反射光產生特定相位差：對目標波長 λc 產生相消干涉使其 100% 穿透，對其他波長產生相長干涉而像鏡子一樣反射回去。
多腔體（Multi-Cavity）設計
在密集 DWDM（通道間距 100GHz≈0.8nm、50GHz≈0.4nm）中，單一共振腔的光譜邊緣太圓滑會造成相鄰通道串擾（Crosstalk）。為使穿透線接近「方波」（平頂、陡邊），採用多腔體結構：
- 結構：數個「半波長厚度（Half-wave）」間隔層（Spacer），夾在兩組 1/4 波長堆疊的介電質反射鏡（Mirrors）之間。
- 層數爆炸：高效能 100GHz DWDM 濾光片常需 3~5 個共振腔、總膜層 100~200 層以上，對真空鍍膜厚度控制提出奈米級（甚至皮米級）挑戰。
TFF 的 scale-up 與 AI scale-up 不同
TFF 的 scale-up 指的是「單一光路 / 單根光纖 / 單一模組內的波長密度與光學規格提升」，不是 AI networking 裡 GPU / XPU scale-up 的同義詞。
| TFF scale-up 路徑 | 代表變化 | 投資含義 |
|---|---|---|
| CWDM → DWDM | 通道間距由約 20nm 壓到 100GHz / 50GHz | 鍍膜層數、良率難度與 ASP 上升 |
| 4λ → 8λ / 16λ | 單纖多波長增加 | 若架構採少纖多波長，TFF MUX/DEMUX 用量上升 |
| 一般濾片 → 高階多腔體 | 100-200 層、平頂陡邊、低溫漂 | 高階 TFF 廠壁壘提高 |
| 離散光模組 → SiPh / CPO 光源濾鏡 | 光源穩定、窄頻選波、PBS/PBC | 受惠需看平台是否採離散 TFF，而非 on-chip filter |
AI 網路三種 Scale 場景
| 場景 | TFF 受惠確定性 | 原因 |
|---|---|---|
| 技術_Scale-up | 低到中，視架構 | Rack / supernode 內可能採多光纖、BiDi、多排 FAU 或 on-chip WDM，離散 TFF 不一定是主方案 |
| 技術_Scale-out | 中高 | 800G / 1.6T pluggable、FR4 / 2xFR4、500m-2km 距離下 WDM / TFF 需求較明確 |
| 技術_Scale-across | 高 | DCI、coherent、ZR / ZR+、DWDM line system 長距傳輸需要多波長合分波與濾波 |
因此，投資上不應把「CPO / scale-up 光化」直接等同於「TFF 大放量」。TFF 的較確定需求在 scale-out / scale-across 與高階光模組；CPO / SiPh 只能列為架構選擇權。
關鍵參數 / 判斷指標
| 指標 | 意義 | 觀察重點 |
|---|---|---|
| 插入損耗（Insertion Loss, IL） | 光穿透濾光片後的能量衰減 | 越接近 0dB 越佳 |
| 通道隔離度（Isolation） | 對相鄰非目標波長的反射 / 抑制能力 | 高階元件要求 -25dB ~ -30dB 以下 |
| 中心波長溫漂（Thermal Drift） | 資料中心 -40~85°C 內波長偏移量 | 高階 TFF 需 < 1pm/°C，仰賴緻密低含水膜層 |
| 色散（Chromatic Dispersion, CD） | 通道縮至 50GHz 時邊緣群延遲急升 | 形成「蝙蝠耳（Bat ears）」曲線，導致超高速訊號變形 |
關鍵製程設備
| 環節 | 設備 | 技術重點 |
|---|---|---|
| 鍍膜（PVD） | 雙離子束濺鍍（DIBS） | 製造超窄頻 DWDM 濾光片頂級設備；膜層緻密、含水量趨近零，是「零溫漂」核心 |
| 鍍膜（PVD） | 電子槍離子輔助蒸鍍（IAD） | 平衡效率與品質，用於規格成熟、量大的電信／寬頻濾光片 |
| 鍍膜監控 | 超多層光學鍍膜機 + 光學監控（OMS） | 真空中即時量測反射 / 穿透率並自動修正下一層厚度 |
| 切割 | 對向雙軸輪刀切割機 | 8 吋工作範圍、精度 < 2μm；雙軸對向減少崩邊 |
| 切割 | 單軸輪刀切割機 | 6 吋、精度 < 4μm；用於成熟被動濾光片（CWDM/PON） |
| 研磨 | 精密雙面拋光機 | 最大 ⌀150mm、可拋至 < 0.2mm、雙面精度 < 0.5μm |
| 量測 | 半 / 手動光譜量測儀 | 六軸自動對光 + 可調諧雷射，範圍 1263~1640nm、解析度 0.1pm |
| 檢測 | AOI 外觀分類機 / BOSA 自動上片機 | 微塵刮傷自動判定、編帶分類、與模組廠製程對接 |
技術瓶頸 / 風險
- 多腔體 100~200 層堆疊對奈米／皮米級厚度控制要求極高，任一層誤差過大整片報廢，良率與設備能力是壁壘也是瓶頸。
- 溫漂與色散在 50GHz 超密集通道下急遽放大，限制超高速（800G/1.6T）訊號完整性。
- 傳統 / 標準型濾片面臨中國廠商（東田微、騰景科技）低成本殺價，價值集中於高階矽光子 / CPO 用超窄頻 TFF。
- AI scale-up 若走多光纖 parallel optics 或 on-chip WDM，傳統離散 TFF MUX/DEMUX 用量會低於「CPO 題材」直覺。
關鍵廠商
| 環節 | 廠商 | 角色 |
|---|---|---|
| 高階 DWDM TFF | 6426_統新光訊（市） | 純高階矽光子 / CPO 光源濾鏡，DIBS 多腔體製程 |
| TFF + PBS/PBC | 6588_東典光電（櫃） | 帶通 / 邊緣濾光片、偏振分束 / 合束器；2026 跨半導體材料轉型 |
| WDM / FBG / 濾光片 | 3163_波若威（櫃） | 光通訊被動元件、WDM、FBG 鎖波 |
相關技術
供應鏈
→ 供應鏈_光通訊
來源
- memo_統新光訊TFF研究_20260523，2026-05-23（使用者 Notion 整理）
- 報告_GS_AI光網路_20260417
- 分析_AI光互連百億美元押注_20260525