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CPO光連接器

更新 2026-10-19

定義

CPO 可拆式光連接器(detachable optical connector)是把傳統 FAU「UV 膠永久黏死在 PIC 端面」的介面,解耦成晶片端固定耦合結構 + 外部可插拔光纖插頭的一類技術。動機:① 光纖折損不能報廢整顆數萬美元的 ASIC+光引擎(可維修性);② 膠合 FAU 不耐迴焊高溫、無法在封裝前做可插拔測試;③ 量產測試需要反覆插拔。是 CPO 從 demo 走向量產的介面層關鍵,也是 傳統 FAU 的演進/替代方案。

圖解

報告_福邦_矽光子CPO產業_202609_016

圖說:晶片端的固定耦合結構(TSMC COUPE 平台)。左為剖面:光纖陣列單元(FAU)經微透鏡把光打向 PIC 上的光柵耦合器(Grating Coupler),途中有反射鏡轉折光路;右為立體示意,標出 FAU、V-groove、光纖與 Si lens。來源:福邦投顧 2026-09

報告_Nomura_玉晶光3406_光纖連接器CPO_20261005_006

圖說:可拆卸一側的 ferrule(光纖插頭)截面。9μm 光纖的光經全反射鏡準直擴束成 80μm,穿過兩個 ferrule 之間的氣隙,由對側 ferrule 聚焦回光纖;表面有抗反射膜降低損耗。來源:Nomura 2026-10-05

技術原理:五條對位路線

路線 機制 優缺點 代表
直接光纖接觸 光纖端面直觸 PIC 波導 損耗最低;對微塵極敏感、對位容差 <0.5µm、插拔磨損 傳統 FAU 直插
玻璃橋 / 玻璃波導 玻璃內離子交換波導做模場轉換橋接 高密度、晶圓級被動對準 Corning GlassBridge、Intel V-groove 玻璃耦合器
擴束光學(expanded beam) 微透鏡把光束放大再聚焦 對微塵不敏感、容差放寬到微米級、適合盲插;插入損耗略增 US Conec EBO、Teramount、Intel 邊緣連接器
幾何定位(kinematic) V-groove/球槽/錐形 pin 物理約束自動沉降定位 免主動對準設備;機構精度要求高 Intel、Senko
磁吸 磁鐵導引對齊+恆定扣緊力 省鎖固空間、適合高密度板卡 Molex 等

擴束光學路線(EBO)的 MSA 規格、與 MPO/MMC 的比較及 ferrule 精度見 技術_EBO擴束光連接器(Nomura,2026-10-05)。實務產品多是組合(如 Teramount Photonic Plug=晶圓級自對準 + 擴束;Intel=玻璃 fan-out 耦合器 + expanded-beam 邊緣連接器)。

Intel「玻璃橋 / 玻璃波導」路線的技術細節(V 槽被動卡入機制、1.32 dB 損耗拆解、擴束公差取捨量化分析、2027–2028 導入時程)另立專頁 技術_CPO被動對準擴束耦合,本頁僅留此摘要與連結。

業界依對位方式可粗分兩大陣營:主動對準(AA,Active Alignment)——需設備即時對光、製程繁瑣;被動對準(PA,Passive Alignment)——康寧提倡的玻璃橋接結構即主打 PA,可達到類似一般組裝廠直接插拔的便利性(永豐,2026-09-16)。上表「玻璃橋 / 玻璃波導」路線屬 PA;「直接光纖接觸」路線多需 AA。

代表廠商

廠商 方案 定位
Teramount(以色列) TeraVERSE / Photonic Plug + Photonic Bump 晶圓級自對準+擴束;Molex 合作(2026-04/05)
Corning GlassBridge 玻璃波導橋、晶圓級被動對準(PA)(詳 技術_GlassBridge)
Furukawa(古河電工) Snap Beam 玻璃橋接式方案,類似康寧 GlassBridge 路線(永豐,2026-09-16)
Intel Foundry V-groove 硬式玻璃耦合器 + 可拆式擴束邊緣連接器 ECTC 2026 揭露;取代脆弱的裸纖直插 V-groove 工序
Senko SEAT / Metallic PIC Coupler(MPC)/ MDC/MMC VSFF 小型化連接器系;MPC 透過反射鏡結構將 Edge Coupler 的側面出光轉向為垂直射出,做出類似 Grating Coupler 的耦合角度,用以相容既有 GC 測試/封裝流程(永豐,2026-09-16)
US Conec EBO Ferrule、MDC/MMC 擴束 ferrule;MT 插芯血統
Molex 盲插光學連接組件 板卡級高密度盲插
3363_上詮(櫃) 傳統 FAU → D-FAU 台廠主力,可拆化是其產品演進方向(詳 技術_FAU)

3M EBO 運維效益量化(光通訊產業專家會議,2026-09-24)

memo_光通訊_專家會議_20260924 補上 3M 與羅森伯格(Rosenberger)合作開發的擴束型光學連接器(EBO, Expanded Beam Optical)具體運作機制與量化運維效益,可與本頁「擴束光學」路線互補:

  • 工作機制:光纖接入連接器後,前端稜鏡將光束轉向 90 度並透過微透鏡進行擴束,光束在空氣間隙中以發散大光斑穿過,到達對接端後由對稱透鏡收縮聚焦重新打入受光纖芯。
  • 抗塵原理:高功率雷射若集中於 9 μm 纖芯,端面沾附微米級灰塵會瞬間吸收高熱並燒結在端面、導致光纖損壞;EBO 將光斑截面積放大數十倍,相同灰塵遮蔽的能量比例微乎其微,不會造成系統斷訊或燒芯。
  • 運維效益量化:論壇現場播放對比影片——傳統端面接觸式連接器每次插拔前,工程師必須用專用顯微鏡檢查灰塵、反覆擦拭 2-3 次並重新檢驗,單次插拔耗時約 2.5 分鐘;EBO 方案不需任何清洗檢查,可直接進行盲插作業,大幅省下超大型資料中心的佈建工時。此為本頁「擴束光學」路線首次出現的具體工時量化數字。

光纖數量與 EBO 擴束連接器(群益 ECOC 會後,2026-10-06)

memo_ECOC2026_群益會後分享_20261006:Broadcom Tomahawk 7 串 1,024 顆 XPU、每顆 25.6T、200G per lane 需 128 根光纖,整個 BiDi 系統約 131,072 根光纖;光纖越多連接器越多,而光纖裝置需要乾淨環境、清潔成為決定安裝時間的一大因素,所以 EBO 連接器應運而生,可把 beam size 放大到約 80 micron;對照台積電 COUPE beam size 約 35-40 micron。與上方 3M×Rosenberger EBO 運維量化互補。

連接器損耗預算與污染數據(OCP 2026,2026-10)

  • Amphenol:NPO-to-NPO 端到端光預算 2.5 dB(OCI MSA 鏈路模型、500m SMF),6–8 個可分離連接各約 0.3 dB、光纖約 0.25 dB;單一連接器損耗 V-groove/MPO/EBO=0.1/0.35/0.7 dB;並提出 blind-mate 光背板介面問題(MPO、MMC、自清潔)(報告_OCP2026_Amphenol_銅光協同設計_20261015)。
  • Oracle:污染為主要失效,AI 部署中 90% 的 L1 鏈路失效、97% 的光模組更換源於污染;EBO 插拔力約降 20 倍(見 技術_EBO擴束光連接器)。
  • Samtec Open CPX 以兩件式插座處理電側可拆(見 技術_Open_CPX);本頁光側可拆路線與之互補。

標準化進展

  • OIF ELSFP IA:外置雷射模組規範,定義 blind-mate/可拆光學介面的機械與光學標準——ELS 外置光源本身就要求可插拔。
  • OIF CPO 框架(3.2T/5.12T):把可拆光纖連接列為 CPO 商業化必要規範。
  • COBO / IEC 推 VSFF 小型化介面標準。
  • 現況:連接器設計無業界標準,每家 CPO 客戶連接器都不同——測試端需為每個設計客製機械手對位配方與治具(Teradyne,2026-06);Advantest 觀點:「為可製造性/可測性設計」的連接器會勝出。

關鍵參數 / 判斷指標

指標 意義 觀察重點
插入損耗(IL) 光路預算 擴束/玻璃橋路線 vs 直接接觸的 IL 差距
對位容差 量產性核心 被動對準 + 微米級容差是放量前提
插拔壽命 製造測試 vs 現場維修 量產測試要求遠高於現場的數十次
迴焊耐受 先焊後插 膠合 FAU 不耐 >260°C 是可拆化主因之一
汙染管理 鏡面微塵即損 IL 擴束路線的核心賣點

大立光法說觀點:detachable FAU 的公差權衡(2026-10-08)

3008_大立光(市) 3Q26 法說會中,執行長林恩平證實客戶普遍希望 FAU 走向 detachable(可拆卸)方向,與本頁「可拆式光連接器」主題直接呼應,但也點出公差權衡:「目前大家都希望 detachable,但 detachable 需要將很多 tolerance 灌進 FAU 裡面,目前開的規格已經很高了」——即可拆化需把原本集中在單次永久組裝的對位公差,轉為可重複插拔仍能維持精度的設計餘裕,公差預算分配因此更嚴苛。大立光現階段仍以膠合式 GC(Grating Coupling)FAU 為明年(2027)量產主力,detachable 為下一步方向。來源:活動_大立光3008_3Q26法說memo_20261008,公司法說,2026-10-08

技術瓶頸 / 風險

  • 路線分裂 + 無標準 → 供應鏈難規模化、測試治具客製成本高。
  • 擴束光學增加元件數與 IL;玻璃橋需晶圓級製造能力(門檻高、集中在大廠)。
  • 對台廠 FAU 鏈:可拆化若由 Corning/Teramount/Intel 的晶圓級被動對準方案主導,傳統主動對準 FAU(上詮、旺矽設備)價值鏈被繞過的風險存在(見 供應鏈_CPO_D-FAU 的 FAU 路線破壞風險 warning);反之若 D-FAU 演進由既有 FAU 廠承接,則是升級而非替代。

應用場景

  • CPO switch / XPU 封裝的光纖出口(fiber-to-chip 介面)
  • ELSFP 外置光源模組的插拔介面
  • CPO 量產測試(final test)的反覆插拔——測試環節是可拆化需求的第一線(見 web_CPO封裝測試放量_SemiEng_20260722)

相關技術

供應鏈

→ 供應鏈_CPO_D-FAU

來源

相關頁面