





2021年娇宠1∨1简易,台积电在Hot Chips上发布了最新的3D封装时刻阶梯图,里面触及了一个硅光封装COUPE。
这一年行业最热的话题是3nm、2nm,硅光封装仅仅小小少许。但台积电看到的是另一个问题:当AI熟练集群的GPU从几十块跳到万卡级别,数据在芯片之间跑来跑去的代价,运行变得让东说念主难以漠视。
五年后,故事翻转了。台积电告示硅光整合平台COUPE于2026年参加量产。、博通的订单依然砸下去了,三星在追逐。本年,台积电副共同营运长张晓强在时刻论坛上说了句话:一定要记着COUPE。
01
一个被漠视的瓶颈
当年几十年,数据中心里面GPU和交换机的通讯靠的是可插拔光模块,不错领略为一个不错拔插的盒子,把电信号造成光信号发出去,对方再把光信号变来电信号。这套架构的平允是:简便、好用、出问题换掉就好。
关联词AI的纵脱,再次刷新了需求。当单次熟练任务的GPU数目从几十跳到数万,当传输速度从400G涨到800G、1.6T,信号在电→光→电之间来往折腾的代价运行失控。传统DSP可插拔决议处理1.6T信号,功耗在30瓦量级。在先进制程竞赛中,这个功耗数字听起来不算什么,但放在数万GPU同期跑的大模子熟练里,光是光模块的能耗就能吃掉的整台劳动器的电力配额。更重要的是,FEC纠错需要非凡的处理期间,在大模子散布式熟练的场景下,这些碎裂加起来,足以让绝顶一部分GPU在等数据。
铜能救场吗?短距离不错,关联词一朝跨机架、跨节点,信号衰减和蔓延就扛不住了。业界需要新的决议。


业内选拔了光互连,用光代替电来传数据,功耗更低、蔓延更短、带宽密度更高。但问题在于,怎样把光学器件和电学芯片高效地集成在沿路?传统作念法是分立筹谋、光模块单独封装,但这种形状在AI场景下显得太松散,信号旅途太长,损耗太大。
CPO,共封装光学,即是来解决这个问题的:把光学引擎径直塞进芯片封装里,让光信号在最围聚处理器的场地产生。
方针不复杂。罢了起来,是另一趟事。
02
COUPE是什么?
硅光子不是什么崭新事。2000年代初就有东说念主在磋磨了。上风明确:跟CMOS工艺兼容,老本可控,可大界限集成。但贫苦相似明确:光学器件和电学芯片怎样高密度地捏在沿路?光学耦合怎样搞?封装精度怎样保证?测试怎样搞?这些问题不明决,硅光子就无法大界限量产。
台积电给出的想路是:既然硅光子我方搞不定,那就让它跟台积电最强的封装能力绑在沿路。CoWoS、SoIC,这两把刀在AI圈依然是响当当的了。

2023年,台积电在IEEE ECTC上推出COUPE 2.0,中枢升级是引入搀和键合(Hybrid Bonding)时刻。芯片之间不再靠微凸块(bump)承接,而是在室温下让氧化物分子径直“吸”在沿路,再升温退火让铜键合。这个工艺大幅裁减了电子芯片和光子芯片的间距,把信号传输的损耗压到最低。
参加2024年,COUPE参加密集考证阶段。IEDM大会上,台积电公布了更多细节:单模硅波导损耗0.67dB/cm,氮化硅波导低至0.21dB/cm,Ge探伤器反馈率接近1A/W,200Gbps微环调制器的误码率不到一亿分之一。也即是说,COUPE不但颖异活,并且干的好。
不外,能把复杂的事情变得简便,才有履历收溢价。确实让COUPE从时刻造成贸易的是台积电的变嫌。

这里要插一段行业布景:在硅光子这件事上,GlobalFoundries其实是更早的玩家,2017年就运行给客户代工硅光芯片,积聚了大齐训导。按理说,它应该占据先机。但GlobalFoundries的模式是典型的foundry想维:我只管造芯片,后头的封装集成你我方惩办。这套逻辑对有好意思满光电筹谋能力的头部客户没问题,但具备这种能力的公司,巨匠数不出十家。
台积电的移交不同,它不单造芯片,还包圆了系数这个词封装经过。从硅光子晶圆制造,到电子芯片和光子芯片的键合,再到光学封装,全部在台积电的产线里完成。客户只需要把需求提了,剩下的一站式惩办。
这个各异最终决定了客户的流向。2025年,英伟达和博通运行把部分家具从GlobalFoundries迁徙到台积电COUPE平台。更重要的是,当英伟达决定用6nm先进逻辑节点作念电子限度芯一刹,中文字幕欧美日韩VA免费视频只须台积电能同期惩办先进制程和搀和键合封装,其他家要么工艺跨越但封装跟不上,要么封装不错但先进节点莫得。
绕了一圈,CoWoS成了入场券,而台积电独发。
03
COUPE量产,产业链变局
COUPE量产的影响,远不啻台积电我方。当今,供应链价值正在从传统光模块厂商向半导体与先进封装尺度波折。
激光器将从配套零件造成中枢财富。传统可插拔光模块用的是EML激光器,调制器是集成在里面的。但CPO需要外部连气儿波激光器,一个继续发光、功率高达数百毫瓦的激光光源,通过分束器同期给多个光子通说念供光。时刻门槛十足不在一个量级。同期,这类激光器的中枢材料是磷化铟(InP),巨匠供应偏巧偏紧。需求在涨(光通讯阛阓扩展、CPO新增需求、出口驱散),产能却跟不上。
效果是,激光器厂商从幕后走到了聚光灯下。Coherent以为,InP(磷化铟)的供需失衡至少将继续系数这个词2026和2027年。Coherent正全力鼓舞6英寸InP晶圆的量产爬坡。Lumentum预测到2026财年底,EML产能将较2025年增长超50%,因此公司已鼓舞约40%的磷化铟(InP)扩产计较。2026年3月,英伟达径直砸了40亿好意思元(各20亿)投资Lumentum和Coherent,锁定多年采购开心。
测试成立厂商亦然赢家。CPO的制造复杂度远超传统光模块。从光子晶圆测试、芯片键合、光引擎装置到整机测试,每个尺度齐需要微米级精度的专用成立。联讯仪器、Chroma、ficonTEC在CPO量产链路上不行或缺。Yole预测,CPO阛阓将从2024年的4600万好意思元飙升至2030年的81亿好意思元,这意味着,测试成立的订单岑岭还在后头。
FAU厂商也将受益。光纤阵列单位(FAU)是把芯片产生的光信号耦合进光纤的重要组件。在CPO架构下,FAU需要更高的耦合精度和更复杂的封装集成。在CPO场景下,单个FAU的价值量将显贵栽植。天孚通讯等国内FAU厂商凭借精密加工能力,正成为CPO产业链中不行或缺的一环。
传统光模块厂商会受到一定的冲击。中际旭创和新易盛是这场变局中最典型的案例。这两家巨匠光模块龙头,2025年功绩齐在高速增长(中际旭创净利润同比增长109%,新易盛同比增长235%)。可插拔时间,光模块厂商是决议的集成商,掌持着光电诊治的中枢尺度。但到了CPO时间,光引擎和XPU/交换机芯片被共封装在沿路,决议集成商的位置被半导体厂商(英伟达、博通)和OSAT接办,传统光模块厂商能作念的只剩下光引擎制造和外部光源组件。
不外,中际旭创早已官宣光引擎罢了自研自产,新易盛也在2026年3月表态手持光引擎时刻。它们的计谋是:既然你不需要“外挂”的模块,那我就把中枢的“光引擎”作念好了卖给你。从“卖模块”到“卖光引擎”,这是头部厂商的主动转型。
04
竞赛才刚起步
2026年,Scale-out CPO(机架间互联)交换机运行量产出货,这是刻下的主战场。但确实的挑战是2027年-2028年时,Scale-up CPO(机架内GPU互联)决议。Scale-up CPO意味着光互连要进到机架里面,径直和GPU封装在沿路。这个场景对时刻的条目更高,对供应链的限度也更严。
台积电并非这一赛说念的唯独玩家。
每当台积电告示什么大算作时,另一位韩国友商也会连忙跟进。对,说的是。本年3月,三星电子选藏告示挫折光通讯阛阓。三星电子阶梯图透露,将于2027年罢了基于TC(热压)键合的光引擎,2028年罢了搀和键合过渡,2029年运行提供“交钥匙”CPO劳动,即一站式、全经过的CPO代工总包。
当今,Tower Semiconductor的硅光子收入还在继续增长。从2024年约1.06亿好意思元增长到2025年约2.28亿好意思元,并计较将产能扩大5倍以上。本年依然与最大硅光子客户签署总数13亿好意思元的2027年供货公约,并已收到2.9亿好意思元预支款用于产能预留。公司还败露,客户已就2028年开心更大界限的晶圆订单,有关追加预支款将于2027年1月前到位。
同期业内也有好多略胜一筹,Ayar Labs、Lightmatter、Celestial AI,这波企业走的更激进,径直把光子塞进XPU封装里,对准2028年以后的下一代阛阓。Marvell告示用32.5亿好意思元收购Celestial AI,即是但愿早早占位。
05
结语
台积电正在打造好意思满的“三层蛋糕”AI平台架构,包括SoIC、CoWoS与COUPE光互连时刻。
台积电示意,巨匠首款选择COUPE时刻的200Gbps 微环调制器(Micro Ring Modulator)已于本年运行坐蓐,并已罢了低于一亿分之一的比特误码率。
到2030年前,台积电将通过400Gbps光调制器、多波长与多光纤阵列时刻,把带宽密度栽植8倍至4TBps。相较传统铜线,COUPE可让系统能效栽植4 倍、蔓延抑遏10倍;若进一步与封装平台深度整合,能效以致可栽植至10倍,蔓延抑遏20倍,成为翌日AI数据中心的紧迫基础时刻。
COUPE的需求将越发鼎沸。