电子工程专辑 | 当光引擎贴近ASIC，封装工艺决定产业落地节奏

九月的深圳，第二十七届中国国际光电博览会（CIOE 2026）如期而至。与往年相比，今年展馆里一个明显的变化是：CPO（共封装光学）不再是论文和路演PPT里的概念，而是实实在在地出现在各家展台的方案图、样机和产线规划里。在奥芯明（编按：ASMPT面向中国半导体芯片制造、封装与组装市场设立的专门企业）的展台上，记者看到的不是光模块成品，而是一排高精度贴装、键合与多芯片集成设备——AMICRA NANO、AMICRA NOVA、MEGA、NUCLEUS、FIREBIRD……这个细节本身就说明了一个行业判断：CPO竞争的焦点，正在从"原理验证"转向"制造能力"。

算力洪流之下，电互连先"撞墙"了

理解CPO为何突然火热，要回到AI数据中心的基本矛盾。

大模型训练与推理集群的规模扩张，让GPU/XPU之间、交换机之间的数据交换量呈指数级增长。IEEE P802.3dj工作组正在推进基于每通道200 Gb/s甚至更高速率的800G与1.6T以太网规范，单通道SerDes速率不断翻倍。问题在于速率越高，电信号在PCB板级走线上的损耗、均衡难度和功耗就越大。传统可插拔光模块插在交换机前面板上，光引擎与交换ASIC之间隔着十几厘米的高速电通道——这条通道正在成为带宽密度和能效的双重瓶颈。

在同期举行的光电融合技术与产业发展论坛上，奥芯明技术方案与商务拓展负责人曹沈炀给出的判断颇具代表性：这一轮光互连架构变革的核心驱动力，来自Scale-Up网络的爆发式增长。他援引Yole的最新预测称，Scale-Up架构已成为光引擎市场的核心增长引擎，需求量被大幅上修，预计到2031年市场规模将突破1000亿美元，是2025年预测值的15倍，年复合增长率高达214%。这一趋势主要源于Scale-Up架构中Switch及XPU互联对带宽密度的极致追求。

产业端的动作也在印证这一判断。博通已公开商用级CPO系统出货，并披露了其产品在Meta环境中的长期运行数据；英伟达宣布Spectrum-X以太网光互连方案已进入生产；Marvell、Ayar Labs、台积电、Coherent等厂商也分别公布了CPO参考系统、量产准备计划或多技术路线验证。可以说，CPO已经开始从技术验证迈入早期商业部署阶段。

从DPO到CPO：一部"光引擎向芯片靠近"的演进史

光互连架构的演进，本质上是一部光引擎与主芯片物理距离不断缩短的历史。梳理奥芯明展台展示的技术路线图，结合其白皮书中对概念边界的界定，这条路径大致可以分成四个阶段：

第一阶段是可插拔光模块（Pluggable Optics）及其变体。 光模块位于设备前面板，板级高速电通道较长，信号衰减严重，但具备可热插拔、易维护等优势，至今仍是出货量最大的形态。围绕这一架构，行业进一步演化出LRO/LPO、XPO等“x”PO方案，有的通过去除DSP降低功耗和时延，有的通过共享液冷板实现8合1集成。

第二阶段是近封装光学（NPO）。 作为可插拔光模块与CPO之间的过渡方案，NPO将光组件从设备前面板移至主板并靠近ASIC部署，通过共享PCB显著缩短电连接距离。其核心目标是在成本、封装密度、互联带宽和功耗之间取得平衡，在提升系统集成度的同时，缓解高速电互连带来的信号完整性和能耗挑战。

第三阶段是共封装光学（CPO）。 CPO通过先进封装技术将光引擎与ASIC/XPU集成于同一封装内，进一步提升光引擎封装密度并将电连接距离缩短至极限，实现最高的带宽密度和能效，以满足超大规模AI集群持续增长的互连需求。

不过需要指出的是，CPO并不意味着可插拔光模块的终结。《电子工程专辑》在展台交流中得到的普遍看法是：可插拔、LPO、NPO、CPO将长期并行，分别服务于不同距离、不同功耗预算和不同维护需求的场景。CPO的真正意义在于，它为Scale-Up这种对带宽密度最苛刻的场景提供了一条新的系统路径——电通道缩短、集成密度提升，而代价是制造挑战整体向封装、光学与测试环节转移。

四大制造挑战成CPO落地的"硬骨头"

"电通道缩短"在系统图纸上只是几厘米的距离变化，落到产线上却是一系列前所未有的工艺难题。曹沈炀在演讲中把当前CPO封装制造的核心挑战归纳为四类，结合奥芯明白皮书中的六维度分析，可以看得更完整：

其一，PIC/EIC高密度异构集成。 光子芯片（PIC）与电子芯片（EIC）之间的I/O密度急剧提升，互连间距从传统凸点走向微凸点乃至铜-铜混合键合，芯片对准与键合的工艺窗口持续收窄。

其二，多材料体系的热机械失配与动态翘曲。 硅、铜、有机基板、模塑料、底部填充胶的热膨胀系数（CTE）截然不同，在回流焊、功率循环和高低温循环中，应力失配会导致基板动态翘曲、芯片倾斜乃至光学对准漂移。翘曲与共面性偏差会直接体现为空洞、阻值漂移、界面裂纹，成为键合良率和长期可靠性的关键约束。

其三，扇出工艺中的芯片偏移与RDL对准。 采用扇出型晶圆级/面板级封装（FOWLP/FOPLP）构建光引擎时，贴片精度、模塑流动、树脂固化收缩和载体变形极易造成芯片位置与角度偏移，严重压缩后续重布线层（RDL）光刻与过孔互连的工艺窗口。

其四，亚微米级光子装配与污染控制。 激光器、微透镜、光纤阵列（FAU）等器件对位置、角度和"键合后偏移"高度敏感——贴装精度必须与胶材收缩率、固化应力、热漂移共同评估。与此同时，光栅耦合器、波导端面对微粒、助焊剂残留及有机挥发物极为敏感，传统微电子清洗工艺难以直接应用于开放的光学界面，这对无助焊剂工艺和光学端口保护提出了硬性要求。

此外还有贯穿始终的测试与良率问题：光引擎越靠近高价值ASIC，单一器件或装配步骤的失效成本就越高，已知良品裸片（KGD）筛选、中间测试和模块化设计的重要性同步抬升；而封装后返修成本呈指数级上升，如何在组装各阶段实施有效的中间测试，直接决定整体良率成本。

值得注意的是，CPO目前并没有收敛为单一工艺路线。OIF共封装框架涵盖多种ASIC与光引擎集成结构，基板型光引擎、扇出型光引擎、垂直PIC/EIC集成各有取舍：基板型强调模块化与预测试能力，扇出型利用重布线层实现多芯片短距离互连（已有公开研究展示1.6T级扇出型晶圆级封装硅光引擎），垂直堆叠则面向更高互连密度，可采用微凸点/铜柱热压键合乃至混合键合。对制造企业而言，关键不是押注某条路线，而是让每种工艺都能在明确的封装结构、材料体系与测试条件下建立可量化、可重复的制造窗口。

设备厂商在其中的角色

制造挑战向封装环节转移，设备与工艺能力就成了产业链上的关键变量。这正是奥芯明在CIOE 2026上展示的核心内容。从现场展板和白皮书来看，其思路是用两套平台矩阵覆盖CPO制造的两大环节——光引擎封装，以及光引擎与ASIC/xPU的协同集成。

在光子精密组装环节，AMICRA系列构成一个精度梯度：NANO面向对位置窗口最敏感的亚微米级贴装，公开XY贴装精度达±0.2 μm @ 3σ，支持固晶、倒装芯片、动态对准及多种键合与固化工艺，适用于激光器、微透镜、FAU等器件；NOVA以±1 μm @ 3σ的精度兼顾大尺寸基板与生产效率，支持金锡共晶与自动化流程；MEGA则以±2 μm @ 3σ面向多芯片、多器件光电组件的柔性自动化生产，支持多种器件输入、自动工具切换与可选三维检测。

在先进封装环节，三个系列分别对应三条互连技术路径：NUCLEUS系列聚焦晶圆级与面板级扇出型封装的高精度贴片（±2.5 μm @ 3σ），提供全局/局部对准能力以应对RDL重构挑战；FIREBIRD系列面向细间距热压键合（2 μm至小于1 μm级），并可结合AOR主动氧化物去除技术实现无助焊剂TCB，直接回应了光学界面对污染的敏感性问题；LITHOBOLT系列则面向D2W混合键合，在ISO Class 1洁净环境下支持300 mm晶圆的<70 nm级对准，服务于下一代HBM、3D混合键合与逻辑/存储垂直集成等前沿需求。

这套组合的逻辑并不难理解。光子器件精密贴装是跨架构的共性基础，无论CPO最终采用哪种封装载体，激光器、探测器、微透镜与光纤阵列的贴片精度都直接决定耦合质量与工艺窗口；而扇出、TCB、混合键合等先进封装技术则需按具体架构导入。两条产品线共同构成了从"精密光子组装"到"光电异构集成"的制造底座。

当然，设备精度只是起点。设备贴装精度不能直接等同于光学耦合损耗、模块良率或系统能效，实际性能还受器件公差、耦合结构、材料特性、固化收缩及热机械漂移等因素影响。对规模化制造而言，关键不是获得一次最佳对准结果，而是在既定器件、材料和节拍条件下，建立稳定、可重复的完整工艺窗口。

结语：CPO的长坡厚雪，从制造开始

回顾这届CIOE，CPO的热度毋庸置疑，但产业界的心态明显比两年前冷静和务实。曹沈炀在演讲结尾的判断或可作为行业共识的注脚：CPO尚处在产业爬坡阶段，行业不能只聚焦单点精度指标，更要建立完整工艺体系，平衡精度、良率、产能与成本；NPO、CPO等多条技术路线仍将长期并行演进；设备厂商需要与封装厂、芯片厂、云厂商深度协同，共同打造稳定、可量产的制造工艺。

对国内产业而言，另一个值得注意的变量是本地化制造能力的建设。奥芯明作为ASMPT面向中国市场设立的专门企业，在中国具备研发、设计、组装、销售及技术支持能力，其"本地驱动、本地服务"的定位，本质上是在把ASMPT全球光子组装与先进封装的工程经验，对接中国客户在硅光、CPO光引擎及多芯片光电组件上的工艺开发与量产导入需求。在CPO供应链尚未完全成熟的当下，这类本地化工程协同能力的价值不容小觑。

AI算力持续扩容，高速互连需求爆发，CPO市场的长期成长空间广阔——但商业化不会一蹴而就。封装制造、良率管控、测试策略与供应链成熟度，将共同决定这项技术落地的节奏。从这场展会传递出的信号看，光电异构集成的工艺突破，正在成为打开CPO产业空间的那把关键钥匙。