定義
被動對準擴束耦合（passive alignment expanded-beam coupling）是 CPO 光纖對晶片介面的第二代路線：以玻璃微光學橋接器（glass micro-optic bridge）卡入 PIC 既有的光纖 V 槽，靠機械結構自動定位，取代逐通道的主動對準（AA）工站；同時把邊緣耦合器輸出的光斑擴束至約 30–35 µm，橫向對位公差隨之放大數倍，釋放組裝良率。
本頁聚焦 INTC.US(intel) 2024 年 JLT 論文（Psaila et al., JLT 42(15), 5223–5230, 2024）揭露的技術細節與量化損耗分析，是 技術_CPO光連接器 「五條對位路線」中「玻璃橋／玻璃波導」與「擴束光學」兩條路線疊加後的具體實作案例，也是 Corning GlassBridge 的直接技術類比／競爭對手。
時程定位：2028 年後的第二代 CPO 方向，非 2026–2027 年營收題材
2026–2027 年量產的第一代 CPO（NVIDIA Spectrum-X、Broadcom Bailly／Davisson，皆採台積電 COUPE）仍以 FAU＋主動對準為主。被動對準可拆式介面預估 2027–2028 年隨 1.6T/3.2T 世代進入驗證與小量導入；Intel 自家版本若綁定玻璃基板，則要到約 2029–2030 年。目前無任何公司公布本技術的量產時程。來源：研究_CPO被動對準玻璃微光學橋接器_珩石Jason_20261009，珩石資本 Jason，2026-10-09（thesis，中信心，產業情境推估）。
圖解
圖說：16 通道玻璃橋接器組裝於 PIC 3D 渲染：透明玻璃塊內 16 道紅色光束垂直射出，下方為 PIC 基板與橘色走線，右側標示 X/Y/Z 座標軸（Psaila et al., JLT 2024 Fig.1，經 研究_CPO被動對準玻璃微光學橋接器_珩石Jason_20261009 轉引）。
圖說：16 通道玻璃微光學橋接器 3D 渲染，標示「Curved mirror」（彎曲微反射鏡）與「Cylindrical protrusions」（圓柱突起，即卡入 V 槽的被動對準特徵）（論文 Fig.3）。
圖說：CPO 光纖對晶片介面技術定位 2×2 象限圖（Jason 本文整理，非論文原圖，位置為象限歸類、非量化評分）：Intel 玻璃橋接器、Corning GlassBridge、Molex／Teramount 同屬右上「被動對準＋可拆式」第二代目標區；FAU＋主動對準為第一代 CPO 主流（左下）；SENKO PIC Coupler 可拆但仍需主動對準（左上）；光纖直接嵌入 V 槽為被動但永久膠合（右下）。
技術原理
核心機制：被動對準 + 擴束 + 垂直轉向
橋接器把「對準特徵」與「準直光學面」做在同一片玻璃上，靠 PIC 既有光纖 V 槽定位，不需新增 PIC 製程即可被動組裝：
- 機械對準：橋接器晶粒含彎曲微反射鏡（curved micromirror）、圓柱突起（cylindrical protrusion，外形模仿光纖但只有最外側兩個突起實際接觸 PIC，降低過度約束）兩類結構；圓柱突起卡入 PIC 既有光纖 V 槽完成被動對準，免逐通道通光尋位。
- 面內擴束 → 垂直轉向準直：光自邊緣耦合器（edge coupler）射出，沿面內方向自由空間發散擴束，再由彎曲微反射鏡轉向並準直向上輸出——保留邊緣耦合器的低損耗、寬頻、雙偏振優勢，又不受晶片邊長（shoreline）限制、可做 2D 陣列，且不額外佔用高度（組裝後突出 PIC 僅 0.35mm，減薄後 <100µm）。
- 製造：超短脈衝雷射直寫（ultrashort pulse laser direct writing）晶圓級圖案化與蝕刻 → 切割單顆橋接器 → CO₂ 雷射拋光光學面降粗糙度（180nm → 27nm）。材料為硼矽玻璃，CTE 3.25 ppm/K，與矽匹配。
- 組裝流程：真空吸頭拾取橋接器 → 放入 PIC V 槽，向前頂住機械硬擋止（到邊緣耦合器刻面約 14µm 目標距離）→ 向下壓入 V 槽完成被動對準（玻璃可在吸頭上側向滑動自行對位）→ 解除真空、UV 固化。全程不需光學主動對準，理論上可沿用一般封裝的 pick-and-place 流程。
- 可拆式介面：橋接器與 PIC 之間為被動對準固定結構，但擴束公差放寬是 detachable／pluggable 連接器的前提，Intel、Corning、Molex 皆往此方向發展（詳見 技術_CPO光連接器）。
FAU 主動對準 vs 被動對準玻璃橋接器
| 比較項目 | 現行主流：FAU＋主動對準 | 本技術：被動對準玻璃橋接器 |
|---|---|---|
| 對準方式 | 六軸平台演算法找光、對準、鎖定，每模組需數十上百次 | 機械卡入 V 槽，免通光對準 |
| 光斑大小 | 約 9 µm（單模光纖 MFD） | 擴束至約 30–35 µm |
| 0.25 dB 橫向公差 | 約 1.1 µm | 約 4.2 µm（35µm 設計值） |
| 出光方向 | 邊緣水平出光 | 邊緣耦合器＋鏡面轉向垂直出光 |
| 接合方式 | 永久膠合 | 可拆式連接器 |
| 封裝高度 | — | 0.35 mm，減薄後 < 100 µm |
| 損耗 | 依廠商而異 | 雙鏡面潛望鏡單程額外損耗平均 1.32 dB |
光束直徑與公差取捨
擴束放寬橫向對位公差，但光學系統數值孔徑（NA）隨之下降，角度（俯仰／偏擺）公差反而收緊——這是本技術最核心的工程取捨：
| 光束直徑 | 0.25 dB 額外損耗對應的橫向失準 | 角度公差趨勢 |
|---|---|---|
| 9.2 µm（未擴束，等同 G.652 單模光纖 1310nm MFD） | 1.1 µm | 最寬鬆，2° 時約 1.4 dB |
| 25 µm | 3.0 µm | 收緊 |
| 35 µm（論文選定設計值） | 4.2 µm | 更緊 |
| 45 µm | 5.4 µm | 最緊 |
論文選定 35µm 作為橫向公差放寬（1.1→4.2µm，約 3.8 倍）與角度對準可達性之間的平衡點。
圖說：Excess loss vs Lateral misalignment（左，9.2/25/35/45µm 四條曲線，標示 1.1/3.0/4.2/5.4µm 虛線）與 Excess loss vs Angular misalignment（右，同四條曲線）（論文 Fig.5）。
損耗：1.32 dB 實測值 vs <1 dB 業界門檻
論文實測 4 組組裝的單程額外損耗（雙鏡面潛望鏡系統，非單一橋接器）：1.62／1.23／1.13／1.29 dB，整體平均 1.32 dB。CPO 業界人士判斷插入損耗需降到 1 dB 以下才具量產競爭力（來源：研究_CPO被動對準玻璃微光學橋接器_珩石Jason_20261009 轉引業界判斷）——目前數值仍偏高約 0.3 dB，是本技術距離量產門檻的主要差距。
損耗來源拆解（論文 Section III-5）：
| 損耗來源 | 貢獻 | 說明 |
|---|---|---|
| 光束大小變異 | 最高約 1.0 dB（上限） | 邊緣耦合器 Z 向數值孔徑較水平方向難控制，僅能部分解釋損耗 |
| 垂直（Z）偏移（主因） | 約 2 µm 偏移即可解釋剩餘損耗 | V 槽濕蝕刻寬度變異造成固定半徑卡入特徵（圓柱突起）產生深度偏移 |
| 縱向（Y）偏移 | 需達約 15 µm 才有同等影響 | 來自放置誤差或機械硬擋止本身變異；組裝時已推抵硬擋止，縱向偏移應遠小於 15µm，故判定垂直偏移為主因 |
V 槽濕蝕刻與垂直偏移：製程公差的物理根源
被動對準的精度完全依賴上游 PIC 製程公差來保證，無法在組裝時以通光補償：V 槽以 KOH／TMAH 濕蝕刻製作，蝕刻液對矽 {100} 面速率遠快於 {111} 最密排面，自然終止於 {111} 晶面精確形成 54.74° 自終止溝槽（詳見 技術_FAU 「V 槽 54.74° 不是設計出來的，是矽給的」）。但蝕刻寬度變異仍會讓固定半徑的圓柱突起產生數 µm 深度（垂直）偏移——約 2µm 垂直偏移即足以造成論文觀測到的剩餘損耗（Zemax 模擬：0µm 縱向偏移時，每 µm 垂直偏移約對應 0.25° 角度偏差）。改善方向：若偏移屬系統性，可調整鏡面 Z 軸中心相對圓柱突起的位置（設計偏置補償）。
關鍵參數 / 判斷指標
| 指標 | 數值 | 意義 / 觀察重點 |
|---|---|---|
| 通道數 | 16（1D 陣列，論文原型） | 對應 PIC 上 16 條 V 槽；雷射製程可排 2D 陣列提升密度 |
| 橋接器尺寸 | 5.2 × 2.5 × 0.5 mm | 組裝後突出 PIC 約 0.35 mm |
| 減薄潛力 | 突出 < 100 µm | 晶圓級組裝後可減薄，不影響光學功能 |
| 單程額外損耗 | 平均 1.32 dB（4 組 1.13–1.62 dB） | 距業界 <1dB 門檻仍有約 0.3dB 差距 |
| 橫向對位公差（0.25dB @35µm） | 4.2 µm | 較未擴束光纖（1.1µm）放大約 3.8 倍 |
| 鏡面面形殘差 | 最大 51.7 nm（<λ/20 @1310nm） | CO₂ 雷射拋光後表面粗糙度 Sa 27nm（拋光前 180nm） |
| 玻璃材料 | 硼矽玻璃，CTE 3.25 ppm/K | 與矽匹配，降低熱應力 |
各陣營比較
| 陣營 | 耦合方式 | 對準 | 可拆 |
|---|---|---|---|
| INTC.US(intel) | 邊緣耦合＋玻璃內彎曲鏡垂直擴束；另有玻璃扇出耦合器＋擴束邊緣連接器 | 被動（V 槽） | 是 |
| GLW.US(corning) GlassBridge | 玻璃波導邊緣耦合 | 被動（相容 GF 的 V 槽） | 是 |
| Molex／Teramount | 自對準光學介面（PhotonicPlug／PhotonicBump） | 自對準 | 是 |
| SENKO＋Aerotech＋Santec | 可拆式 PIC Coupler | 主動（PICAlign，<1 秒達最佳值 0.2 dB 內） | 是 |
| Sumitomo Electric | 玻璃基板＋3D 列印垂直擴束透鏡（VCBEL） | 放寬至覆晶 ±3 µm 公差 | 未揭露 |
| 現行 FAU＋主動對準 | 光纖陣列直接耦合 | 主動 | 否 |
競爭關鍵變數：誰能先被台積電 COUPE 或 NVIDIA／Broadcom 下一代 CPO 採為標準介面；技術指標以單通道插入損耗、重複插拔損耗變異、單次組裝時間為關鍵。Molex、SENKO、Sumitomo 現無庫內獨立公司頁，僅在此文字提及，不另建頁。
技術演進時程
圖說：被動對準可拆式介面導入窗口時間軸（Jason 整理，2027 年起為本文推估、非公司公告）：2024 技術驗證（Intel JLT 論文）→ 2025 生態系成形（NVIDIA Spectrum-X 發表、GF×Corning 合作、Broadcom TH6 送樣）→ 2026 第一代 CPO 量產（FAU＋主動對準；Intel 玻璃耦合器／Corning 被動可拆連接器於 ECTC 2026 揭露；Molex 併購 Teramount）→ 2027–2028 放量期：本技術路線的導入窗口（CPO 交換器放量，1.6T／3.2T 世代被動對準可拆式介面可望進入驗證／導入）→ 2029–2030 封裝整合期（Intel 玻璃基板＋CPO 可能上市，外界推估）。
技術瓶頸 / 風險
- 損耗偏高：單程額外損耗平均 1.32 dB，CPO 業界人士判斷需降到 1 dB 以下才具競爭力。
- V 槽濕蝕刻垂直偏移：數 µm 的 V 槽寬度變異即可顯著推升損耗，需上游 PIC 製程公差配合，或設計偏置補償，對 PIC 代工廠的製程一致性要求極高。
- 角度公差收緊：擴束解決橫向對位問題，卻把壓力轉到角度與平整度公差，是物理上的此消彼長，無法單靠擴束一次解決。
- 未鍍膜 TIR 鏡面汙染風險：論文鏡面未鍍膜、以全內反射（TIR）運作，黏膠或冷卻液沾到鏡面即失效，量產需加鍍膜步驟（可選、晶圓級切割前完成）。
- 量測為間接法：目前僅能以 loopback 波導與失準靈敏度回推光束直徑，無法直接量測橋接器射出光束輪廓，測試介面本身仍需主動對準，可量產性仍待驗證。
- 生態系標準未定：Intel、Corning、Molex（Teramount）、SENKO、Sumitomo 各有介面方案，尚無統一機械／光學規格，客戶難以多源採購；平台綁定（NVIDIA／Broadcom 第一代 CPO 均建於台積電 COUPE）也是採用門檻。
- 時程不確定：目前無任何公司公布本技術的量產時程，2027–2028 為本文推估的導入窗口，非公司 guidance。
受惠／受衝擊公司
中長期價值從主動對準設備商移向玻璃微光學與連接器廠（thesis，低–中信心，2026-10-09）
若被動對準擴束耦合技術成熟並被下一代 CPO 採為標準介面，CPO 光耦合的價值鏈將從「客製化、逐顆對準的工站製程」轉向「標準化、晶圓級、可拆式的元件」——價值可能從主動對準設備商（如 FAU active alignment 設備）與主動對準 FAU 封裝廠，移向玻璃微光學加工廠與可拆式連接器廠。但 2026–2027 年營收仍以 FAU＋主動對準為主： - 近期（2026–2027）受惠者不變：主動對準設備與 FAU 整合廠（如 3363_上詮（櫃））在第一代 CPO 放量期仍是核心供應商，詳見 技術_FAU「台廠 CPO 被動光學元件進度總表」。 - 中長期潛在替代風險：若被動對準路線（Intel 玻璃橋接器、Corning GlassBridge、Molex TeraVERSE）2027–2028 年後成熟並規模化，主動對準 FAU 封裝與對應 active alignment 設備商面臨路線被繞過的風險（與 供應鏈_CPO_D-FAU 既有「FAU 路線破壞風險」warning 同方向，本頁補上 Intel 玻璃橋接器案例的量化技術細節）。 - 玻璃加工／雷射改質設備商潛在受惠：被動對準玻璃橋接器需超短脈衝雷射直寫＋CO₂ 雷射拋光晶圓級製造能力，與玻璃基板 TGV 雷射改質製程技術相近；8027_鈦昇（櫃） 等台廠雷射改質設備商若能切入，屬中長期潛在機會（技術相似性推論，未見公司或客戶具體揭露，信心低）。 來源：研究_CPO被動對準玻璃微光學橋接器_珩石Jason_20261009，珩石資本 Jason，2026-10-09。
應用場景
- CPO switch／XPU 封裝的光纖出口（fiber-to-chip 介面），第二代（2028 年後）量產設計
- 需要晶圓級、可拆式、低高度封裝的矽光子模組
- 與浸沒式冷卻相容的 CPO 架構（鏡面需先鍍膜避免影響訊號）
相關技術
- 技術_CPO光連接器：CPO 可拆式介面五條對位路線總覽，本技術為「玻璃橋／玻璃波導」＋「擴束光學」路線的具體實作
- 技術_GlassBridge：Corning 的對標技術，同屬晶圓級被動對準 fiber-to-PIC 路線
- 技術_EBO擴束光連接器：EBO MSA 非接觸式擴束連接器，機制不同（兩端 ferrule 對接而非玻璃橋接器卡入 V 槽），但同屬「擴束放寬公差」思路
- 技術_FAU：被取代／互補的現行主流 FAU＋主動對準路線
供應鏈
來源
- 研究_CPO被動對準玻璃微光學橋接器_珩石Jason_20261009 — 珩石資本 Jason，2026-10-09；解讀 Intel 被動對準玻璃微光學橋接器論文（N. Psaila, Z. Chaboyer, J. Macdonald, P. Tadayon, JLT 42(15), 5223–5230, 2024）＋產業影響、競爭格局、時程判斷
- Psaila et al., "Passively Aligned Glass Micro-Optic Bridge for Expanded Beam Vertical Coupling to Photonic Integrated Circuits," JLT 42(15), 2024（原始論文，經上述研究筆記轉引）