技術_FAU
與相關技術的關係
FAU 是 技術_CPO 與 技術_SiPh 中光從 PIC 進出晶片的物理介面，是 CPO 量產最關鍵的對位 / 良率瓶頸之一。本頁同時涵蓋：(1) 傳統 FAU（已成熟）、(2) iFAU（TSMC integrated FAU，與 PIC 平面整合）、(3) D-FAU（Detachable / 可拆卸式 FAU，合聖等廠的方案）三條子路線。Meta-lens 與 Si microlens 是 FAU 對位的關鍵元件，詳見 技術_Meta-lens。CPO 量產的 FAU active alignment 設備工序由 6223_旺矽（櫃） CPO Insertion 2/3 負責，封裝後測試 socket 對位由 6515_穎崴（市） HyperSocket 與相關 active alignment 機構處理。
定義
FAU（Fiber Array Unit，光纖陣列單元） 是把多根單模光纖（SMF）以精密間距排列固定的元件，作為 CPO / SiPh 模組從 PIC 取光、把光輸出到外部光纖 的物理介面。FAU 同時包含：
- 光纖陣列本體：多根 SMF 以微米級精度排列
- FAU Housing：機械支撐結構，保持光纖間距與外部封裝介面
- 與 PIC 的耦合方式：可採 Grating Coupler（GC，垂直耦合） 或 Edge Coupler（EC，邊緣耦合）
- 對位元件：Si microlens / 技術_Meta-lens（提升對位容差、降低插損）
FAU 是 CPO 從晶圓內走到外部光纖的「最後一哩」；其良率、對位精度與量產 throughput 直接決定 CPO 量產可行性。
規格挑戰
穎崴 2026/05/14 PDF 揭露 FAU Active Alignment 的具體規格挑戰：
- 單排光纖密度：約 8 根 / mm（受 OE beachfront 長度限制）
- 間距：80-100 μm 細間距
- 多排限制：> 2 行受機架空間（rack spacing）限制
- 對位容差：傳統對位 Tolerance Stack-up 3.8 μm，相當於 SMF 光纖核心直徑的 42%
- 128-core FAU：高密度 FAU 對 active alignment 精度要求極端嚴苛
圖說：穎崴 PDF FAU Tolerance Stack-up 示意。傳統 FAU 對位容差 3.8 μm，已經占 SMF 光纖核心直徑（9 μm）的 42%；任何製程偏差都會嚴重影響耦合效率。來源：活動_穎崴_CPO論壇簡報_20260514
圖說：FAU Active Alignment Challenge 示意。CPO 量產對 FAU 對位精度的需求極高，是業界目前公認的 CPO 量產瓶頸之一。來源：活動_穎崴_CPO論壇簡報_20260514
子類比較：傳統 FAU / iFAU / D-FAU
| 子類 | 全名 | 廠商代表 | 對位元件 | 規格 | 特點 |
|---|---|---|---|---|---|
| 傳統 FAU | Fiber Array Unit | 3363_上詮（櫃）、6442_光聖（市） | Si microlens / 無 | ±10 μm（採 Si microlens） | 既有成熟方案；與 PIC 分離元件 |
| iFAU | integrated Fiber Array Unit | TSMC（2330_台積電（市））+ 6789_采鈺（市） WLO | Si microlens（μLens） | ±10 μm | 與 PIC 平面整合；TSMC COUPE 平台路線 |
| D-FAU（COUPE 路線） | NIL 光學元件 + FAU 整合 | HIMX.US(himax)（NIL 微透鏡陣列）→ 3363_上詮（櫃）（整合） | NIL 批次製程微透鏡 | 22-channel 規格 | TSMC COUPE Gen1/2 唯一量產路線；2026H2 初出貨 |
| D-FAU（Meta-lens 路線） | Detachable FAU（可拆卸式） | 合聖（未）（K-Optic / AuthenX）+ 6442_光聖（市） | Meta-lens | ±18 μm | 多通道可拆卸；維修便利；Meta-lens 大幅放寬容差 |
iFAU（TSMC 整合版）
群益 2026/05/14 簡報揭露：
- TSMC 開發 COI（complimentary optical interconnect） 與 iFAU（integrated fiber array unit） 組件
- 將傳統獨立 FAU 改為與 PIC 平面整合的方案
- 光纖陣列（FAU）透過 Si microlens（矽微透鏡） 與 PIC 上的 Grating Coupler 進行表面耦合
- μLens 顯著提升對準容差並降低光損耗
- 提供 ±10 μm 對齊容差與 0.3 dB 光纖陣列耦合損耗
D-FAU（奇景 NIL + 上詮整合，TSMC COUPE Gen1/2 量產路線）
今日來源（web_Hunterbrook_HIMX_CPO_Apple_20260317、memo_上詮_FOCI_CPO_FAU_20260517）確認：
- HIMX.US(himax) 以 NIL（奈米壓印微影）批次製程 在玻璃晶圓上製作微透鏡陣列 + 45° 稜鏡 + V 形槽底板
- NIL 為奇景核心競爭護城河（批次曝光取代傳統逐點研磨，良率與精度同步提升）
- 22-channel 規格同時吻合奇景與台積電的檢驗專利
- 3363_上詮（櫃） 負責將奇景光學元件整合為完整 D-FAU，交付台積電 COUPE 平台
- 奇景為 TSMC COUPE Gen1/2 微透鏡陣列唯一供應商；上詮為 D-FAU 整合商
D-FAU（合聖 Meta-lens 路線）
群益簡報指出合聖（K-Optic / AuthenX）研發的 D-FAU：
- 採用 Meta-lens（超穎透鏡） 取代傳統 Microlens
- 提供 ±18 μm 機械容差（1dB 損耗下）
- 多通道可拆卸式 FAU 與矽光晶片耦合
- 維修便利、可更換
- 是 CPO 商用化的關鍵元件（容差較 iFAU 寬，量產 yield 較友善）
CPO 量產測試與 FAU
FAU 是 技術_CPO 四階段量產測試（Wafer / Die / Package / Module Level）的共同關鍵：
| 測試階段 | FAU 角色 | 對應廠商 |
|---|---|---|
| Wafer Level | 不需 FAU（用 Grating Coupler 從上方耦合） | 6223_旺矽（櫃） 探針卡 |
| Die Level | 可選 FAU 對位（Direct with FAU） | 6223_旺矽（櫃） CPO Insertion 3 |
| Package Level | active alignment + passive alignment + Direct with FAU 三種需求 | 6223_旺矽（櫃） CPO Insertion 2、6515_穎崴（市） HyperSocket-LF |
| Module Level | Pick & Place / Plug All FAUs / Plug & Play 4 步驟 | 6515_穎崴（市） golden FAU / self-alignment、handler 廠商 |
圖說：CPO Module 階段 4 步組裝測試流程：Pick & Place CPO IC → Place FAUs（個別擺放）→ Plug All FAUs（周邊連接）→ Plug & Play（完整接觸、測試）。FAU 的 active alignment + plug 兩段是吞吐量瓶頸，也是 6223_旺矽（櫃） CPO Insertion 2/3 設備與 6515_穎崴（市） HyperSocket 共同關鍵切入點。來源：活動_穎崴_CPO論壇簡報_20260514
量產瓶頸與良率挑戰
- 次微米對位精度：Edge Coupler 對位要求極端精密；高密度 128-core FAU 對 active alignment 設備要求極高
- 多通道一致性：多 channel FAU 中個別光纖位置偏差會導致部分通道失效
- 量產 throughput：active alignment 機台速度為吞吐量瓶頸，需要更多機台疊加產能
- 熱穩定性：CPO 大封裝 >4,000W 熱密度下，FAU housing 熱膨脹會影響長期對位
- 可服務性：iFAU 整合後無法單獨替換；D-FAU 可拆卸是 hyperscaler 部署期的解
- 規格收斂：IEEE / OIF 標準仍未完全收斂，FAU 形式可能持續演化
投資觀察與台廠定位
| 環節 | 廠商 | 角色 | 觀察重點 |
|---|---|---|---|
| D-FAU 光學元件（NIL） | HIMX.US(himax)（奇景光電） | NIL 批次製程微透鏡陣列；22-ch 規格 | TSMC COUPE Gen1/2 唯一 microlens 供應商；2026H2 初出貨 |
| D-FAU 整合（COUPE 路線） | 3363_上詮（櫃） | 奇景光學元件整合為完整 D-FAU | 2026H2 第一、二代 CPO 初出貨、2027 量產 ramp |
| iFAU + WLO 對位元件 | 6789_采鈺（市） | 12 吋 WLO Si microlens | TSMC COUPE iFAU 路線重要元件供應商 |
| D-FAU + Meta-lens | 合聖（未）（光聖子公司） | ±18μm 容差、多通道可拆卸 | CPO 商用化關鍵；2026 後驗證 |
| D-FAU 集團整合 | 6442_光聖（市） | 上市集團 + 子公司合聖 | 光聖集團跨 ELS + Meta-lens 兩環節 |
| FAU active alignment 設備 | 6223_旺矽（櫃） | CPO Insertion 2 / 3 | 全球僅旺矽 + 一家德商兩家 Insertion 2；3Q26 驗證、4Q26 小量、2027 量產 |
| Module 測試 socket | 6515_穎崴（市） | HyperSocket-LF / golden FAU | 對應 module 階段 4 步驟組裝 |
觀察重點
- iFAU vs D-FAU 路線比重：TSMC COUPE 平台中 iFAU（采鈺 WLO）與 D-FAU（奇景 NIL + 上詮）各佔幾成；Gen3/4 是否路線收斂
- 奇景唯一供應商地位能否延續：COUPE Gen3/4 microlens 規格是否仍由奇景獨家供應，或采鈺 WLO 切入
- Meta-lens 良率：合聖 Meta-lens 從研發 ±18μm 容差到量產一致性是否能維持
- active alignment 設備量產 throughput：旺矽 Insertion 2 / 3 量產設備的單機速度與整體產能 ramp
- 128-core FAU 與更高密度：未來頻寬升級對 FAU 通道數與密度的需求是否能跟上
- 2026H2 初出貨 vs 2027 量產 ramp：上詮（D-FAU COUPE）、合聖（Meta-lens D-FAU）出貨節奏是否同步
來源
- 活動_穎崴_CPO論壇簡報_20260514（FAU Active Alignment Challenge、Tolerance Stack-up 3.8μm、Module 4 步組裝、Test Methodology 4 階段中 FAU 角色）
- 產業_群益_CPO_D-FAU供應鏈_20260514（iFAU integrated fiber array unit + COI、Si microlens 0.3dB / ±10μm 對齊容差、合聖 D-FAU Meta-lens ±18μm、多通道可拆卸式 FAU 與矽光晶片耦合）
- 活動_旺矽_富邦法說_20260515（CPO Insertion 2 / Insertion 3 進度；Die Level vs FAU 階段競爭格局）
- web_Hunterbrook_HIMX_CPO_Apple_20260317，2026-03-17（奇景 NIL 製程、22-channel 規格、TSMC COUPE 唯一供應商地位確認）
- memo_上詮_FOCI_CPO_FAU_20260517，2026-05-17（上詮 D-FAU 整合商角色、ReLFACon、COUPE 供應鏈結構）
- 供應鏈_光通訊、技術_CPO、技術_COUPE、技術_Meta-lens