CPO物理組裝最困難的一關：光纖耦合與對位

文．洪寶山

CPO 的核心精神是將電晶片 (ASIC/GPU) 與光引擎 (PIC) 封裝在一起。由於光學元件的特性與傳統純電晶片截然不同，整個製程可以劃分為五大關鍵節點。

在矽光晶圓上製造奈米級透鏡

(1) 晶圓製造與微觀光學元件：在光訊號準備進入波導或進行轉換的最前端，需要極微小的光學元件來引導光線。采鈺掌握晶圓級光學製程，能直接在矽光晶圓上製造奈米級透鏡，解決光學耦合最源頭的聚焦與低耗損問題，是台積電 COUPE 架構的底層光學軍火商。

(2) 晶圓級光測：把昂貴的光晶片與電晶片封裝起來之前，必須先在裸晶階段確認光電轉換功能正常，避免封裝後才發現是壞品。光焱科技具備近紅外高光譜成像技術，能以影像化精準抓出晶圓上的光損熱點，並提供 1310nm 高功率加速驗證，防止良率崩盤。

旺矽領先業界開發出能同時傳輸微弱光訊號與高頻電訊號的專用探針卡，是晶圓級光測不可或缺的接觸介面。惠特將過去在 LED 點測機的自動化與光電量測經驗，轉型升級為矽光子專用的自動化晶圓檢測設備。

光纖耦合對位極精密 誤差容忍度奈米級

(3) 光纖耦合與對位：這是整個 CPO 物理組裝上最困難的一關，必須將極細的光纖精準對齊矽波導，誤差容忍度在奈米級。過去這種超高精度的光纖耦合設備，市場多半被日系或歐美大廠壟斷，但價格昂貴且交期長。

高明鐵作為台灣「矽光子產業聯盟」的關鍵成員，負責的就是 CPO 製程中最困難的「極精密的光纖耦合對位」。在晶圓切割前，需要對矽光晶片進行光學測試，高明鐵的六軸平台是支撐探針進行高精度量測的基座。不僅在精度上能與國際大廠一較高下，更具備在地支援、客製化整合以及價格優勢。目前業界正積極推動 CPO 設備本土化，高明鐵無疑是這波浪潮下的最大受惠者之一。

推動 CPO 量產關鍵自動化怪手

高明鐵的核心技術在於六軸高精度平台 (如史都華並聯式機構) 搭配 AI 主動對準演算法。高明鐵的設備能在輸出光源的同時，即時監測訊號強弱，用奈米級的微調，自動尋找到光傳輸效率最高的那一個最佳耦合點，是推動 CPO 量產的關鍵自動化怪手。

目前已經能對應市場最熱的 800G，甚至推進到 1.6T 光引擎的對位與組裝，是推動 CPO 從實驗室走向工廠量產的關鍵硬體。近期也成功交付結合雙六軸＋紅外線 (IR) 檢測的客製化光波導檢測設備，直接打入元件驗證的環節。

當聯亞的雷射磊晶或波若威、上詮的光纖陣列生產出來後，需要與矽光晶片接合。由於光纖直徑極小，人工無法對準，此時，高明鐵的精密電動滑台與耦光演算法，就是提供給設備商或封裝廠，用來將這些元件精準對齊。

高明鐵的競爭力不在單一零組件，而是高精密滑台 (硬體)＋控制系統 (軟體)＋找光演算法的三者整合，這需要多年累積的製程 Know-how。確認晶片沒問題，光纖也對準後，進入實質的異質整合封裝階段。

±5nm 對位精度 卡位 CPO 量產痛點

(4)800G/1.6T 光收發模組與 CPO 封裝代工：訊芯 - KY 擁有越南廠的非紅供應鏈優勢，直接迎合美系晶片大廠的轉單需求，是目前盤面上 CPO 營收純度極高的代工廠。

(5) 封裝完成後，要模擬真實伺服器環境進行最終壓力測試與可靠度驗證。致茂是系統級量測的霸主，能提供模擬真實運算環境的光電混合訊號高階 ATE 測試設備。穎崴專精於極高頻、低延遲的同軸測試座，是終端測試必備的耗材介面。

矽光子的封裝與檢測設備，對控制精度的要求極其嚴苛，每軸的解析度與系統抖動 (Jitter) 通常被要求不能超過五奈米。高明鐵是目前台灣唯一公開披露達 ±5nm 對位精度的設備商，直接卡位 CPO 量產痛點。

極高速移動下 瞬間煞車 精準定位

而大銀微系統是精密運動控制的專家，針對矽光子設備廠的需求，大銀微提供的是底層的高精度即時演算法與奈米級定位平台。

這套系統能幫助半導體封裝與光學檢測設備，在極高速移動下瞬間煞車並精準定位，滿足矽光子設備 5 奈米的嚴苛要求。當 CPO 進入實質擴產期，對於高階光纖耦合設備的需求將爆發，進而帶動大銀微奈米級定位平台的中長線訂單。

高精度微米及奈米級定位系統

目前大銀微正積極為 CPO、CoWoS 以及 FOPLP 等設備客戶提供打樣服務與實質出貨。受惠於台灣半導體產業強勁的資本支出，高精度微米及奈米級定位系統的在手訂單能見度，已穩健拉長至四到五個月以上。台灣本土的半導體設備廠會用到奈米級定位的廠商是高明鐵、萬潤、均華、惠特。

CPO 供應鏈當中真正有定價權的是台積電、日月光投控，因為產能稀缺、技術門檻極高，客戶離不開。光纖元件的波若威與光被動元件的光聖具備寡占地位，具備話語權，能夠將成本轉嫁給客戶。

高明鐵吃的是資本支出紅利，屬於週期型，現在 CPO 才進入 800G 與 1.6T 的交接期，技術的演進已經聚焦在 3.2T，可預期高明鐵正處在景氣起飛的階段。

CPO 技術演進已聚焦在 3.2T

而大銀微在半導體與矽光子產業鏈中扮演的是 Tier-2，技術很強，主要客戶為國際大廠，如 ASML、應材、科磊、東京威力科創等，地位關鍵但無定價權，因為日本 THK、NSK，德國 Bosch Rexroth 等可替代。

要做到系統抖動小於五奈米，通常需要極度耗時的客製化研發與機台調校，隱性成本極高，大銀微的高階定位平台雖然單價高，但因為總出貨數量不大，這種頂級半導體設備的全球需求量是以數十台或數百台來計算，缺乏規模經濟來攤提研發與工廠折舊等固定成本，導致最後的淨利被壓縮。

來源：《理財周刊》1339 期
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