近期,台积电、NVIDIA、英伟达纷纷宣布CPO相关产品同步进入量产。可以看出,CPO已经从实验室走向了规模化商用。
什么是CPO?这项技术对于现阶段大火的AI服务器、先进封装等产业,最大价值是什么?
电信号跑不动,CPO需求爆发!
CPO是 “共封装光学”的简称,是一种将光模块核心部件与芯片直接 “贴在一起” 的革命性技术。
随着AI算力爆炸式增长,传统的电信号已经扛不住了。
传统方案中,光模块插在面板上,电信号要走过很长的PCB走线,大概从几厘米到十几厘米,此时信号损耗大、功耗高。更别说一颗AI芯片功耗动辄上千瓦,数据中心里有成千上万颗芯片之间需要交换海量数据。
而光传输比电传输功耗低、速度快、带宽高,因此CPO由此诞生,将光和电高效地“焊”在一起,也让先进封装一跃成为核心赛道。

上CPO
功耗降7成,信号损耗大幅下降!
功耗直降70%:传统可插拔光模块单端口功耗30-35瓦,CPO方案降至7-9瓦。在交换机系统级应用中,光互连功耗整体降低70%。像NVIDIA Q3450-LD交换机,传统同规格产品功耗约7.0kW,CPO版本仅3.95kW,单台省电3.05kW。
电信号传输路径从厘米级到毫米级:传统可插拔的光模块方案中,电信号要从交换芯片走很长的PCB线路到达面板接口,路径长达100~300毫米,链路损耗高达20dB左右。而CPO将光引擎直接集成到主芯片封装基板的边缘,电信号传输路径骤降至5~15毫米,链路损耗骤降至4dB。
带宽密度指数级跃升:微环调制器尺寸比传统方案小一两个数量级,同样芯片边缘可承载高得多的总带宽。

先进封装
CPO量产的基石
CPO 虽然能实现很大的提升,但是实现起来非常考验技术水平。
首先,光引擎和电芯片要共封装在同一基板上,精度要求非常高。光信号的耦合对准,容差在亚微米级别。芯片之间的间距从毫米级压缩到微米级,任何一点偏差都可能导致信号失效,更不用说散热、翘曲、应力等一系列工程难题。
CPO离不开先进封装技术的支撑。正是台积电的CoWoS、SoIC等先进封装技术,让CPO从概念变成了产品,实现商用化量产。

先进封装精密检测
决定芯片性能与良率
芯片越做越大,需要集成的模块越多,对检测要求也就更高。CPO将光引擎集成至封装边缘,对封装基板的精度要求也提升了一个量级。
以封装基板为例,线宽、线距、盲孔、镀层粗糙度、防焊开口、绿油厚度、干膜厚度、Dimple测量等参数,微米级甚至纳米级的偏差都可能导致芯片失效,传统微米级精度的检测设备已经不能满足。
优可测专注于高精度测量仪器与半导体检测设备的自主研发,其封装基板3D自动检测设备Elite Pro系列专为先进封装基板设计,基于白光干涉原理,实现了对线宽、线距、盲孔、镀层粗糙度、防焊开口、绿油厚度、干膜厚度、Dimple测量等关键参数的一站式三维检测。

在精度上,Elite Pro系列做到了RMS重复性0.005nm、台阶高度重复性<0.3%;在效率上,Elite Pro系列单点检测时间<10s,Z轴扫描速度高达400μm/s,是传统机型的5倍,配合智能阵列寻点和自动测量功能,真正实现了“又快又准”。

优可测用自主研发的软件算法,打破了国际巨头在高端检测仪器领域长期的垄断,为多家知名半导体企业提供稳定可靠的设备服务。但先进封装是一条相对而言的新赛道,设备和材料的专利壁垒、技术积累层出不穷,检测设备这一细分领域的国产替代化正逐步迈进新浪潮。
而在这场AI浪潮中,从封装基板的精密检测到整条产线的质量管控,国产设备品牌也有机会从“跟随者”变成“同行者” 。