光芯片封裝，大有可為

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Yole表示，光子封裝的核心在于模塊級組裝。它將各種組件集成在一起，形成完整的光學引擎，包括激光芯片、光纖陣列單元、硅光子芯片、棱鏡和光電二極管陣列。這種架構常見于當今的光收發器，而光收發器目前仍占據最大的市場份額。然而，這個市場正在發生變化。光收發器正從混合集成（即源芯片倒裝到硅光子器件上）轉向異構集成（即芯片在鍵合后直接在硅光子芯片上進行加工）。但更深層次的顛覆性變革來自共封裝光學器件（CPO），它將光子集成電路（PIC）與電子集成電路（EIC）堆疊在一起。

這種轉型恰好發揮了先進半導體代工廠的優勢。臺積電和日月光等公司不僅作為制造領導者，而且作為潛在的標準制定者，都具備發揮關鍵作用的有利地位。如果行業要從創新走向大規模部署，標準化至關重要。然而，一些架構問題仍懸而未決：行業應該傾向于采用PIC-on-EIC還是像臺積電目前采用的EIC-on-PIC？混合鍵合技術是否會取代扇出型微凸點技術？在光學方面，哪種耦合策略將占據主導地位：V型槽、邊緣耦合器還是光柵耦合器？例如，臺積電的COUPE平臺正在推廣，同時考慮了邊緣耦合和表面/光柵耦合兩種方案。

目前來看，尚無任何單一方案明顯優于其他方案。最終結果可能更多地取決于更廣泛的系統級需求，而非任何單一技術的內在優勢。未來的系統是否會依賴寬光譜帶數據交換？對準精度是否會成為主要瓶頸？這些都是業界仍在思考的問題，而最終的答案或許將由博通和英偉達等生態系統領導者來決定。

光纖到芯片的耦合是另一個重要問題，業界似乎至少在一點上達成了共識：連接必須可拆卸以確保可維護性。Teramount、Senko、Intel 和 ICON Photonics 等廠商都在開發各自的解決方案，但尚未形成統一的標準。任何成功的解決方案不僅需要符合硅光子學設計規則，還需要滿足插槽級集成的機械要求。

除了數據通信和電信領域（光鏈路在速度、能效和性能方面已展現出顯著優勢）之外，光子封裝在其他應用領域，例如增強現實和量子技術，也變得越來越重要。在這兩個領域，推動技術發展的關鍵因素之一都是對更小尺寸封裝的需求。

在增強現實（AR）領域，近期發展路線圖主要由液晶半導體（LCoS）和微型LED之間的競爭決定，兩者都對封裝提出了很高的要求。LCoS依賴于投影機封裝，而microLED則增加了將CMOS背板與外延片混合封裝的挑戰。展望未來，基于激光的顯示架構預計也會帶來新的封裝瓶頸，例如RGB激光陣列與波導的耦合。

在量子領域，通往大規模量子比特架構的道路依然充滿無限可能。但無論未來是囚禁離子、中性原子還是光子量子比特，先進的光子封裝技術都將至關重要。對于基于離子和原子的平臺，封裝需要支持激光器的密集集成，以控制日益增長的粒子數量。而對于光子量子處理器，對準要求則更為嚴苛，光纖損耗必須保持在0.1 dB以下，遠低于以往約1 dB的損耗水平。

截至2025年，光子封裝的發展主要由數據通信和電信領域的光收發器驅動。展望未來，人工智能基礎設施的需求，特別是對更高效、更高帶寬、更低功耗互連的需求，將加速CPO在橫向擴展和縱向擴展架構中的應用。重要的是，這種轉變不應被視為對可插拔光器件的取代。可插拔光收發器市場預計在2025年至2031年間仍將保持增長。CPO不應取代可插拔光器件，而應被視為光子封裝生態系統的一個新增機遇。

當然，封裝所創造的價值份額會因應用而異，取決于技術成熟度、生產規模以及組裝復雜性的相對重要性。隨著光路逐漸靠近邏輯電路，首先是在類似 COUPE 的 EIC 層，隨后是類似于 Marvell 和 Celestial AI 所采用的架構中 HBM/XPU 的集成，封裝的要求和價值必將更高。

據 Yole Group 估計，目前光子封裝在數據通信可插拔光收發器市場價值中約占 25%，在電信領域約占 20%。在仍處于早期階段的 CPO（芯片封裝）市場，光子封裝的價值在 2026 年至 2027 年的市場拐點附近可能達到約 50%，之后隨著硅光子芯片在價值鏈中占據更大份額，到 2031 年將下降至 35% 左右。

在2031年的展望中， AR可被視為市場的“第三大應用支柱”，并且可能展現出尤為強勁的發展勢頭。Yole Group預計2026-2027年將是AR的轉折點，而2028年將成為microLED的關鍵之年，屆時單面板RGB解決方案將準備量產。這些器件的尺寸預計將大幅縮小，從而促進更廣泛的應用。

為何看好光封裝？

光子封裝市場正進入高速增長階段，其主要驅動力來自兩大因素：一是人工智能驅動的對更快、更高效數據互連的需求，二是下一代顯示技術的崛起。盡管光收發器（數據通信和電信）一直是該市場的主導，但隨著架構日益復雜，共封裝光學器件 (CPO) 正在崛起，成為重要的補充機遇而非替代品，釋放出更高的封裝價值。在顯示領域，增強現實技術預計將在 2026-2027 年左右迎來拐點，而微型 LED 技術將從 2028 年起加速普及，進一步推動封裝需求。預計光子封裝市場在所有細分領域將以驚人的 21.5% 的復合年增長率 (CAGR) 增長（2025-2031 年），到 2031 年市場規模將達到 144 億美元，使其成為半導體封裝領域最具吸引力的機遇之一。

光收發器封裝市場依賴于成熟且集中的供應鏈（Fabrinet、Jabil、立訊精密），但隨著Innolight和Eoptolink等廠商的崛起和垂直整合能力的提升，這一供應鏈格局正在發生重塑。向共封裝光器件（CPO）的轉變是未來最重大的變革。由于CPO需要PIC-EIC的緊密集成，具備SiPh和先進封裝能力的代工廠正將自身定位為端到端交鑰匙解決方案提供商。圍繞這些廠商，臺灣的生態系統（日月光、SPIL、訊芯）正在構建自身結構以支持規模化發展。標準化成為將光子技術與成熟的微電子制造模式相融合的關鍵推動因素。對于無晶圓廠設計公司而言，這意味著需要適應由PDK/ADK框架定義的代工廠和OSAT流程。

如今的光子封裝涵蓋激光芯片、硅光子芯片、光纖陣列單元和光電二極管陣列，其中OT模塊正從混合集成向異構集成過渡。更深層次的轉變源于CPO（芯片封裝），這使得臺積電等代工廠和日月光等OSAT廠商成為核心，但堆疊方向、鍵合和耦合方法的標準化問題仍未解決。最終的解決方案將取決于博通和英偉達等生態系統所有者所主導的系統級選擇。在光纖到芯片耦合方面，可拆卸性對于便于維護已達成共識，但各廠商之間仍需制定統一標準。除了數據通信之外，光子封裝正在擴展到AR（增強現實）和量子計算領域，其關注點轉向了外形尺寸。量子計算需要更高的激光器密度來擴展量子比特；AR的近期發展趨勢主要取決于LCoS（激光陶瓷）與MicroLED（微型LED）的競爭，而基于激光器的架構也帶來了新的耦合挑戰。

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（來源：編譯自Yole）

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