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CPO光連接器

更新 2026-07-22

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

flowchart LR
    subgraph 晶片端固定介面
    P[SiPh PIC] --> C[耦合結構\nV-groove / 玻璃耦合器 /\nPhotonic Bump / 玻璃波導橋]
    end
    C <-->|可拆卸界面| K[光纖插頭\nPlug / Ferrule]
    K --> F[外部光纖 / ELS 外置光源]
    C -.對位方式.- M[被動自對準 / 擴束 /\n幾何定位 / 磁吸]

圖說:可拆式路線把「永久膠合」拆成兩半——晶片端耦合結構在封裝時固定,外部插頭可插拔;各家差異在耦合結構與對位機制的組合。

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

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)。

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(詳 技術_GlassBridge
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 / MDC/MMC VSFF 小型化連接器系
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

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

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

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