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2028年光引擎或达7387万颗,CPO扩产先卡在光电测试

2028年光引擎或达7387万颗,CPO扩产先卡在光电测试 半导体产业报告
2026-10-16
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导读:CPO的光引擎可以快速增加,光纤对准、光电联测和系统级验证却还不能随产线一起复制。

CPO光引擎产能快速扩张之际,光纤对准、光电联测及系统级验证等环节仍难以随产线同步复制。

根据摩根士丹利2028年测算,台积电相关PIC(光子集成电路)月产能将从2026年的0.5万片跃升至20万片。在假设SoIC(系统整合芯片)良率为95%、后段组装良率为50%的前提下,实际光引擎出货量预计达7387万颗,较此前4860万颗的预测大幅上修。

需注意,该数据并非既定订单或实际产量,其成立前提是各环节良率均能兑现。当前扩产的核心瓶颈在于测试:CPO将电子芯片、光子芯片、光纤和ASIC集成于同一制造链,光电测试流程尚处于定义阶段,自动化能力直接决定了扩产速度。

01 | 7387万颗光引擎的测算逻辑

PIC负责光信号的调制、接收或监测,EIC(电子集成电路)负责电信号的驱动与处理。通过COUPE和SoIC技术,两者经混合键合堆叠,再经后段组装形成可装入系统的光引擎。

测算基于台积电PIC月产能展开:2028年按20万片、每片648颗PIC计算,年产PIC达1.56亿颗;经95%的SoIC良率筛选,得到1.48亿颗光引擎半成品;再乘以50%的后段组装良率,最终得出7387万颗的实际出货预测。尽管产能数字较旧预测保守,但SoIC良率从50%上调至9%,显著推高了最终可出货数量。

核心结论:7387万颗出货量取决于PIC产能、SoIC良率及后段组装良率的连乘,其中后段50%的良率是关键变量。

02 | COUPE架构下的光电同步测试挑战

COUPE技术将EIC叠置于PIC上方。在晶圆级测试中,探针需从一侧接触EIC,光纤则需从另一侧对准PIC耦合器。振动、温度变化及晶圆翘曲均会严重影响耦合效果。

主要难点在于精度尺度的巨大差异。单模光纤纤芯截面积比硅波导大数百倍,微小错位即可导致插入损耗激增。传统电学探针卡精度为数十微米,而光纤对准需达到亚微米至数微米级别。此外,插入损耗、偏振相关损耗、响应度和串扰等指标缺乏统一测试标准,且客户连接器形态各异,使得测试设备难以直接沿用标准自动化产线方案。

03 | KGOE筛选:避免故障封装入ASIC

CPO制造线包含四至五个关键测试节点:

  • 第一段:在PIC晶圆阶段筛除光学器件缺陷;
  • 第二段:EIC与PIC键合后,检查电光转换及链路性能;
  • 第三段:对切割后的光引擎进行高速误码率、眼图、抖动、功耗及波长稳定性测试,筛选出KGOE(已知合格光引擎);
  • 第四段及以后:2027年预计引入光电同步终测;第五段为系统级测试,在真实流量和长时间压力下验证错误率、散热及电光协同性能。

目前光学测试多止步于第三段,封装器件仍以电学终测为主。鉴于越晚发现故障,报废和返工成本越高,必须在封装ASIC前尽可能筛出KGOE。

趋势展望:光学测试正从光引擎阶段向CPO封装和系统级验证延伸,光电同步终测预计于2027年导入。

04 | 测试重心由晶圆厂向封测厂转移

第一、二段测试仍在晶圆级完成,第三段及后续环节则进入光引擎和封装阶段。台积电通过COUPE技术将EIC与PIC整合为光引擎,日月光及矽品负责后段封装、光耦合和光纤对准。

随着测试内容从晶圆端移至封装端,封测厂需增设光电测试单元、光源、对准平台,并承受更长的测试时间。摩根士丹利预测,Rubin Ultra NVL576的CPO版本将于2027年下半年推出,更大规模的放量窗口则在2028年的Feynman架构。即便PIC产能就绪,封装后的光电联测和系统级验证仍需建立稳定节拍,以承接大规模系统需求。

产业影响:测试延伸至光引擎和CPO封装后,封测端面临增加光纤对准、光电测试单元及延长验证时间的挑战。

05 | FAU供应扩张与量产门槛

连接光纤与PIC的FAU(光纤阵列单元)供应正在扩张。统计显示,至少10家厂商已实现CPO FAU出货、送样或试产。技术方案正从固定式连接向可拆卸接口演进,从单排光纤阵列向高密度多排结构升级。供应商数量的增加降低了单一零件的稀缺性,但未消除高精度对准和客户认证的门槛。

一颗3.2T光引擎需约40通道FAU,6.4T则需约80通道。带宽翻倍意味着光纤数量增加及装配难度上升。能否将多通道光纤稳定对准PIC,并确保测试在既定节拍内完成,将是决定厂商能否持续出货的关键。

市场现状:FAU供应商已扩展至至少10家,但多通道光纤阵列的对准精度、良率及客户认证仍是量产的核心条件。

结语:CPO量产关键在于对准与测试节拍

随着Quantum-X Photonics于2026年初发货,Spectrum-X Ethernet Photonics于2026年8月进入量产,CPO已从概念走向产品化。然而,7387万颗光引擎的2028年测算背后,仍受制于95%的SoIC良率、50%的后段组装良率以及尚未完全标准化的测试流程。

尽管PIC产能、混合键合和光纤组件均可持续扩张,但CPO最终的规模化程度,将取决于光纤快速对准能力、光电测试自动化水平以及系统级验证能否形成稳定节拍。


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