定義
光耦合（optical coupling）指讓光在光纖 ↔ 矽光子晶片（PIC）↔ 光學元件之間傳遞，並使能量損失最小的技術。它是矽光子從「晶片做得出來」走到「封裝得起來、測得出來、量產得動」的必經關卡，也是目前整條 CPO 產業鏈公認最難自動化、最難標準化的一段。
本頁處理物理原理與方法層；元件本身見 技術_FAU、技術_MLA微透鏡陣列，設備廠競爭與投資角度見 分析_CPO耦光對位設備比較，測試流程分段見 分析_CPO光測試與Insertion分段。
為什麼難：模場失配與微米級容差
耦合的根本困難在模場尺寸差兩個數量級——單模光纖的模場直徑約 9–10µm，而矽波導截面僅約 0.5×0.22µm。光要從大模場擠進小波導（或反向），任何橫向偏移都會快速惡化耦合效率。
與電性測試對比可以看出量級差異：
| 對比項 | 容許偏移 | 出處 |
|---|---|---|
| 傳統電測接觸點 | 數十微米 | 7856_漢測（興） 總經理，2026-08-26 |
| 光耦合 | 偏移超過約 2µm 訊號即明顯衰減 | 同上 |
| FAU／EIC 貼合 | 超過 1µm 即失敗 | 6706_惠特（市），2026-09-02 |
也就是說，光耦合的對位要求比電測嚴苛約一個數量級以上，而且失敗是連續性的（損耗漸增）而非二元的（通/不通），使良率判定與製程窗口都更難界定。
兩條耦合路徑：邊緣耦合與光柵耦合
| 面向 | 邊緣耦合（Edge Coupling, EC） | 光柵耦合（Grating Coupling, GC） |
|---|---|---|
| 光路方向 | 由晶片側面入射，面內傳播 | 由晶片表面垂直入射 |
| 對位容差 | 更嚴苛 | 相對寬鬆 |
| 頻寬與偏振 | 寬頻、偏振較不敏感 | 波長相依、偏振敏感 |
| 晶圓級測試 | 困難（多需切割後測試） | 可行（表面即可入光） |
| 製程難點 | SiN tip 成形；需深蝕刻做光纖溝槽與等向蝕刻掏空下方氧化層 | 盲蝕刻、無停止層，且深寬比相依 |
| 測試架構含義 | 與純 PIC 相近，可單面探測 | 與 EIC 貼合後必須雙面電光探測 |
| 代表實作 | 2330_台積電（市） COUPE-EC：EC facet ＋ SiN tip | 台積電 COUPE-GC：Si 微透鏡 ＋ Cu BMR（背面金屬反射鏡）＋ Si/SiN 光柵耦合器 |
耦合路徑的選擇會往上游決定測試架構、往下游決定基板規格
往下游：6857.JP(advantest) 指出耦合方式直接決定測試策略——邊緣耦合可單面探測，光柵耦合與 EIC 貼合後就必須做雙面晶圓級電光探測，這是雙面測試機需求的技術根因（見 技術_CPO測試）。 往上游：SOI.FP(soitec) 的 LNOI 產品線依 BOX 厚度分流——厚 BOX（4–10µm）用於降低 RF 調變器損耗並改善光學邊緣耦合，薄 BOX（0.5–2µm）則走在 SOI PIC 上做異質整合。基板規格因此與耦合路線綁定。 製程端，LRCX.US(lam_research) 稱光柵耦合器的蝕刻是矽光子最難的製程之一，因其為無停止層的盲蝕刻，且同一片上有極端疏密負載。
台積電 COUPE 的逐年改善（2025→2026）——業界少見的量化進度揭露：
| 項目 | 改善幅度 |
|---|---|
| COUPE 1DGC 插入損耗 | 改善 5.3% |
| COUPE 2DGC 插入損耗 | 改善 11% |
| SiN tip 偏振相依損耗（PDL） | 改善 4.6% |
| SiN tip 耦合器損耗（晶圓內） | 可達 <9.8% |
Tx 端使用 1DGC、Tip Coupler 與微環調變器；Rx 端使用 2DGC、Tip Coupler 與鍺光偵測器。
主動對位與被動對位
| 主動對位（Active Alignment, AA） | 被動對位（Passive Alignment, PA） | |
|---|---|---|
| 原理 | 通光後即時量測耦合效率，回授搜尋最佳位置 | 靠機構基準與視覺定位，不通光 |
| 精度 | 高 | 依賴機構與基準面精度 |
| 節拍 | 慢（逐顆搜尋） | 快 |
| 現況 | 2026–2028 的主流 | 概念驗證與早期量產自動化 |
| 瓶頸 | 無法快速對位多顆，是產能天花板 | 量產良率、標準化與產能尚待建立 |
產業時程判斷：依 研究_PIC光子晶片戰役_國泰證期_20260901，2026–2028 年仍以主動對位為主；被動對位可能自 2029 年開始滲透，惟考量美國新廠、FAU、光纖與特殊玻璃產能建置至少需兩年，真正明顯取代主動對位需求可能落在 2030 年前後。此為產業情境推估，信心：中。
Advantest 的對位方案路線圖（來自 產業_SEMICON2026矽光子論壇_Advantest逐字稿_20260831）：
| 時間 | 合作對象 | 方案 | 狀態 |
|---|---|---|---|
| 2024 | Jenoptik（＋SWTest 發表） | UFO 探針、被動對位 | 概念驗證 |
| 2025 | Jenoptik、Marvell | UFO 探針、被動對位 | 證明可用於量產自動化 |
| 2025–2026 | TechnoProbe、Marvell | 主動對位探針卡（三維自由度） | 概念驗證 |
| 2026 | （規劃發表） | 邊緣耦合的主動對位、六軸自由度 | VOICE 展示穩定度 ±0.3dB |
Insertion 1 的量產機台則沿用業界成熟的 CM300（主動對位、六軸自由度）搭配 TEL Precio 探針台。
對位精度的數字要怎麼讀
各家公布的「精度」不在同一個量測層級，直接相除比較會得到錯誤結論
這是本主題最容易誤讀的地方。下表把本季各方公開的數字按量測層級歸位：
| 數字 | 出處 | 量測層級 | 實際含義 |
|---|---|---|---|
| ±50nm | 4573_高明鐵（興） | 機構重複定位精度（滑台規格） | 機台本身能停多準，不含視覺誤差、演算法收斂與材料變形 |
| 0.1–0.2µm | 6706_惠特（市） | 端到端對位能力 | 含視覺與演算法收斂後的實際對位結果 |
| ±2.5µm | 6187_萬潤（櫃） | 端到端對位能力（系統輸出） | 含視覺、演算法收斂與材料變形 |
| 0.5µm | 業界標準門檻（惠特轉述） | 規格要求 | 一般客戶規格 |
| 1µm | 失敗門檻（惠特轉述） | FAU／EIC | 超過即失敗 |
| ~2µm | 7856_漢測（興） | 訊號衰減門檻 | 偏移超過此值訊號明顯衰減 |
真正可比的指標是「耦合後插入損耗（IL）的分布」，而三家設備廠皆未公開。 在 IL 分布揭露之前，任何跨廠精度排名都不成立。
穩定度的本質是振動控制
6857.JP(advantest) 指出，光測的「穩定度」實質上是振動控制問題——系統量到的穩定度最終會轉化為整套系統的重複性與再現性。
| 情境 | 穩定度 | 出處 |
|---|---|---|
| Insertion 1 晶圓級（德國實測，跨波長掃描） | ±0.1dB | Advantest V93000 |
| Insertion 3 die 級（MPI DT650 ＋ V93000） | 0.1dB | Advantest／6223_旺矽（櫃） |
| 邊緣耦合主動對位、六軸（VOICE 展示） | ±0.3dB | Advantest，2026 |
V93000 為此做了三項設計：本體針對振動源優化、DUT 介面採浮動設計、以及採水冷（沒有氣流去振動系統）。這解釋了為何光測平台不能沿用一般 ATE 的氣冷架構。
各測試插入點的耦合角色不同
| 插入點 | 耦合角色 | 關鍵特徵 |
|---|---|---|
| Insertion 1 | PIC 頂面光學探測 | 以光功率量測與暗電流為主的 DC 項目 |
| Insertion 2 | 雙面晶圓級電光探測 | 此處的 FAU 是純測試用暫時介面——不上膠、不接觸晶圓，與底面透鏡陣列保持約 100µm 距離（產業_SEMICON2026矽光子論壇_ficonTEC逐字稿_20260831） |
| Insertion 3 | die 級耦光、貼合與 PIC 篩選 | 6706_惠特（市） 主場；晶片上先貼好 receptacle，再以免插拔（不需 click）的測試用連接器接光纖 |
| Insertion 4 | 模組級光電統測 | 7769_鴻勁精密（市）；ASIC 電測產生的熱會影響鄰近光引擎特性，精準溫控成為光電統測的技術門檻；屬全新設備架構，既有 Handler 無法直接升級 |
惠特明確表示自身只做 Insertion 3，不涉 Insertion 1／2／4，這與 ficonTEC 橫跨四道插入點的定位形成對比。
新進者：從精密傳動切入六軸對位
耦光對位機構的本質是六自由度精密定位，這使原本做精密傳動、線性滑台的廠商具備切入條件。7942_東佑達（興） 於 SEMICON Taiwan 2026 展出兩款 CPO 光耦合對位平台實機：
| 型號 | 定位 | 機構特徵 |
|---|---|---|
| MCRB-XY10Z5-R100 | 六自由度光耦合對位 | 以精密六軸機構夾持光纖／光學元件，下方另配光源與功率量測治具 |
| MCRB-XY10Z5-R120 | 緊湊型光耦合對位 | 立柱與懸臂結構縮短，訴求更高動態穩定性與精調效率 |
圖說：SEMICON Taiwan 2026 展場實拍，TOYO（東佑達）與 SURUGA SEIKI（日商駿河）共同展出的「CPO 系列模組」，展示櫃內為六自由度光耦合對位模組，標示型號 MCRB-XY10Z5-R100；背板列出 CPO／矽光子／TAU 應用與 Piezo 等關鍵字。來源：報告_MS_SEMICON台灣2026觀察_20260906，Morgan Stanley，2026-09-06。
圖說：SEMICON Taiwan 2026 展場實拍，光學平台上的主動式耦光對位設備，含六軸 hexapod 平台與多組微調滑台、鏡頭；背板文字為「奈米級主動式耦光對位／Nano-Precision Active Optical Alignment & Coupling」。來源：同上。
展出機構不等於具備競爭力
現場僅展出機構本體，未附插入損耗、對位節拍（CT）等性能數字，無法據此與萬潤／高明鐵／惠特比較實際競爭力。耦光設備的門檻不在滑台精度（那是機構規格），而在視覺、演算法收斂與固化收縮補償構成的端到端能力——這正是本頁「精度數字怎麼讀」一節的重點。同賽道新進者另有元利盛、久元，3008_大立光（市） 則走自研自用路線。
展位實拍另揭露一件關鍵事實：MS 的展場照片顯示，該 CPO 系列模組是 TOYO（東佑達）與 SURUGA SEIKI（日商駿河精機）共同展出，而非東佑達單獨供應。MCRB 為東佑達的滑台／電動缸型號體系，駿河精機則是既有的耦光設備供應商——合理推論是東佑達出機構、駿河出光學與對位方案。這使「東佑達切入 CPO 耦光」的投資論述必須降一階：它取得的是六軸機構的料件位置，而非整機方案商的位置。真正的端到端能力（視覺、演算法收斂、固化補償）仍在日方或既有整機廠手上。來源：報告_MS_SEMICON台灣2026觀察_20260906（照片），2026-09-06。
固定與封裝：對位之後才是真正的良率考驗
對位完成不等於耦合完成——必須把位置固定住，而固化過程的收縮會破壞剛對好的位置。
- 點膠精度：6187_萬潤（櫃） 規格為 ±5nL；其專利家族（2024-12 優先權）核心主張為「單一夾持機構貫穿取放－點膠－對位－固化」，避免中途轉手造成位置漂移。
- UV 固化收縮補償是各家最核心的 know-how，多以營業秘密而非專利保護。
- 週期時間（CT）目前僅 4573_高明鐵（興） 公開：Tx FAU <310 秒/顆（含 UV）、雙 FA HVM <180 秒/顆（不含 UV）、多器件 <200 秒/通道。
- 惠特的實測時間為幾十秒到 2–3 分鐘，視客戶產品樣式而定；其耦合採六軸機構，與日系廠商共同研發。
技術瓶頸
- 耦光速度是產能天花板。惠特直言難點在「耦光的時間，目前沒辦法做到快速對很多個」；ficonTEC 亦將對位列為 Insertion 2／3 的關鍵挑戰。
- 光學對位沒有標準。Advantest 指出業界仍在尋找準確、快速、穩定且可重複的對位方法，而使用者的期待是「光測最終要像電測一樣簡單可靠」——但電測已建立數十年。
- 光纖連接器沒有標準。Advantest 形容仍是「蠻荒西部」，且 NPO 是單邊一個連接器、CPO 是多邊 N 個連接器，情境差異極大。
- 成本。ficonTEC 揭露雙面晶圓測試機底面的光纖陣列「一支約等於一台小型 Honda Civic 的價格」。
- PIC 放量後的瓶頸會轉向對位與光測設備。依國泰證期整理，2026–2028 年 FAU 貼合前需精密對位、點膠固化與光測，PIC 亦可能需雙面晶圓測試，因此奈米級主動對位、光耦合及光測設備最可能先形成缺口。
- 晶圓翹曲。堆疊後晶圓翹曲遠大於標準矽晶圓，直接影響對位基準面（ficonTEC 為此自研輪廓量測機制）。
供應鏈映射
| 環節 | 台廠 | 國際 |
|---|---|---|
| 耦光對位設備（整機） | 6187_萬潤（櫃）、4573_高明鐵（興）、6706_惠特（市）；新進者 7942_東佑達（興）、元利盛、久元 | ficonTEC（德）、ADST（韓） |
| 晶圓級電光探測 | 6223_旺矽（櫃）（Insertion 2／3） | ficonTEC、FormFactor、Advantest（ATE 整合） |
| 模組級光電統測 | 7769_鴻勁精密（市）（Insertion 4） | ficonTEC |
| 探針卡／測試介面 | 6510_精測（櫃）、旺矽 | TechnoProbe、Jenoptik（UFO 被動對位探針） |
| FAU／被動光學元件 | 3363_上詮（櫃） 等，見 技術_FAU | — |
| 客戶自製 | 3008_大立光（市）（自研主動對位與測試設備供自家 FA 使用） | — |
| 設備代工／在台製造 | 7856_漢測（興）（ficonTEC 之 OEM→ODM 夥伴） | — |
觀察重點
| 追蹤指標 | 為什麼重要 |
|---|---|
| 是否有廠商公開耦合後 IL 分布 | 這是唯一可跨廠比較的指標，公開後精度之爭才有意義 |
| GC vs EC 路線比重變化 | 決定是否走得通晶圓級篩選；GC 有利晶圓級測試與高通道陣列，會改變對位機規格要求 |
| 被動對位的實際滲透時點 | 目前推估 2029 起、2030 前後成規模；若提前，主動對位設備的 TAM 會被壓縮 |
| 耦光機 CT 揭露進度 | CT 直接決定設備台數需求；目前僅高明鐵公開 |
| 連接器規格是否收斂 | 標準化前，模組級測試的治具成本無法下降 |
| 鴻勁 CPO 光電統測驗證機進度 | 2026 年 10 月推出量產型驗證機，是 Insertion 4 落地的第一個時間點 |
相關技術
供應鏈
來源
- 產業_SEMICON2026矽光子論壇_Advantest逐字稿_20260831 — Advantest Europe（李俊樑），2026-08-31；耦合方式決定測試架構、主動／被動對位路線圖、±0.1dB 與 ±0.3dB 穩定度、振動控制三項設計、光學對位與連接器無標準
- 產業_SEMICON2026矽光子論壇_ficonTEC逐字稿_20260831 — ficonTEC（André Lalonde），2026-08-31；Insertion 2 的 FAU 為暫時性測試介面（不上膠、距透鏡陣列約 100µm）、免插拔連接器、晶圓翹曲、光纖陣列成本
- 產業_SEMICON2026矽光子論壇_TSMC簡報_20260831 — 台積電，2026-08-31；COUPE-GC 與 COUPE-EC 結構、1DGC/2DGC 與 SiN tip 的 2025→2026 改善幅度
- 產業_SEMICON2026矽光子論壇_Soitec簡報_20260831 — Soitec，2026-08-31；LNOI 厚／薄 BOX 與邊緣耦合、異質整合的分流
- 產業_SEMICON2026矽光子論壇_LamResearch逐字稿_20260831 — Lam Research（David Haynes），2026-08-31；光柵耦合器為無停止層盲蝕刻、側壁粗糙度與疏密負載挑戰
- 活動_惠特6706_SEMICON帶展memo_中信_20260902 — 中信投顧，2026-09-02；FAU/EIC 1µm 失敗門檻與惠特 0.1–0.2µm、六軸耦合、只做 Insertion 3、測試時間
- 活動_鴻勁7769_SEMICON_memo_國泰_20260904 — 國泰證期，2026-09-04；Insertion 4 光電統測、ASIC 電測熱影響光引擎、既有 Handler 無法升級
- 研究_漢測7856營運與矽光子布局_工商時報_20260826 — 工商時報，2026-08-26；電測數十微米 vs 光耦合約 2µm 的容差對比
- 研究_PIC光子晶片戰役_國泰證期_20260901 — 國泰證期，2026-09-01；主動對位 2026–2028 為主、被動對位 2029 起滲透與 2030 前後成規模之情境推估
- 分析_CPO耦光對位設備比較 — 三家設備廠精度數字的量測層級辨析、CT 與專利佐證（本頁精度表沿用其分辨框架並補入惠特與漢測數字）