光互联CPO行业：产业化提速，台积电COUPE引领硅光集成落地.pdf

报告摘要

当下CPO 已经成为光模块行业确定趋势。传统方案是采用可插拔光模块，部署在交换机前面板。但根据 AI 网络带宽的发展路线图，互连的速度、距离、密度及可靠性要求即将超越传统光模块所能提供的极限。为突破上述局限，CPO（光电共封装）已成为业界公认的AI 及超算高密度互连终极方案，其通过将光引擎 OE（Optical Engine）和交换芯片ASIC 共基板封装在一起，实现极致能效、带宽密度与低时延。东兴证券股份有限公司 CPO 方案将带动全球硅光子（SiPh）产业链迎来发展拐点。过往硅光子依托 CMOS 工艺实现光电器件集成，处于小批量定制化阶段，始终缺乏大规模落地场景。而CPO 则是硅光子规模化落地的刚需载体。受益于英伟达Spectrum-X 以太网硅光技术2026年6月全面量产，CPO 技术有望在2027年迎来规模化部署。硅光子SiPh 产业链可以拆解为“材料-器件-封测-系统”四个层级。其中底层是材料层，主要包括热界面材料、底部填充材料、积层膜、玻璃芯基板、紫外胶等；第二层是核心有源及无源器件，主要包括散热部件、光学部件（波导、光纤、超构透镜）、激光源、光纤阵列单元等；第三层是代工制造与封测层，主要包括光学封装平台、电芯片测试、光芯片测试与耦合等；最后一层是系统模块，主要包括CPO 光引擎以及CPO 交换机芯片模组。 CPO 市场2027年有望突破50亿美元。LightCounting 在2026年4月对1.6T CPO 产品出货量进行显著上调。2023-2026年，1.6T CPO 产品为技术导入期，出货量几乎为零，处于试点部署阶段；2027年起进入大规模放量阶段，增长曲线陡峭上扬，2029年1.6T CPO 产品出货量预测从约200万个大幅上调至约900万个，2031年则从约500万个上调至约1300万个。市场规模方面，CPO 市场2027年有望突破50亿美元，2030年增长至150亿美元。台积电COUPE 平台实现光引擎先进3D 异质集成。COUPE 平台把先进逻辑工艺（7nm 甚至更先进）的电子集成电路（EIC）直接堆叠在65nm SOI 硅光工艺的光子集成电路（PIC）顶部，通过铜-铜混合键合互连，信号路径从毫米级缩短到微米级，是仅次于3D 单片集成下的最短走线长度方案，技术路线处于行业领先地位。 COUPE 平台提供PIC 制造全面解决方案。在工艺优化层面，台积电采用光学邻近校正（OPC）技术，通过添加亚分辨率的辅助图形，或调整原始图形的尺寸与形状，补偿光刻与刻蚀过程中产生的图形畸变，大幅提升了器件的性能一致性与良率。在晶圆加工全流程中监测器件整体状态与性能，实现生产工艺和器件性能之间闭环反馈。COUPE 对硅光器件线宽实施均匀度监控与优化，从而保障器件整体性能。COUPE PDK 提供了覆盖O 波段的完整Si/SiN 无源与有源光器件库，为光子芯片设计提供了完整的基础模块。台积电COUPE 平台研制的核心器件实现优异的性能指标。无源器件方面，COUPE 平台硅基无源器件覆盖1290–1330nm 波长范围，包括高带宽、低损耗的波导、光栅耦合器、边缘耦合器、多模干涉仪和定向耦合器。在光栅耦合器方面，纯硅SPGC 的峰值损耗约1.3dB；基于SiN/Si 复合结构的SPGC，纯硅PSGC 的TE 与TM 模式峰值损耗约2 dB。在调制器与探测器方面，COUPE 平台提供多种MRM 结型设计，适配东方财智兴盛之源