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CPO量产的真正瓶颈:::不是制作,,而是测试

当AI数据中心的算力扩张推动CPO走向量

作者:::陈佑翰
颁布功夫:::2026-05-15 12:17:36
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CPO量产的真正瓶颈:::不是制作,,而是测试

当AI数据中心的算力扩张推动CPO走向量产,,一个被忽视的环节正成为整条产业链的瓶颈地点——测试。。。

随着AI数据中心规模持续扩张,,传统铜互连已逼近物理极限,,共封装光学(CPO)被业界视为下一代AI基础设施的关键互连规划之一。。。台积电的COUPE平台预计2026年进入量产,,CPO正从尝试室走向贸易化。。。

然而,,CPO的检测与测试环节仍是一道难以逾越的门槛。。。行业目前不足统一尺度,,流程高度依赖人为,,这使得测试成为制约CPO芯片大规模量产的重要瓶颈之一。。。TrendForce近日颁布的钻研对这一问题进行了系统梳理。。。

为什么CPO测试这么难???

理解这个问题,,先要理解CPO的结构。。。

CPO将光学组件集成进光子集成电路(PIC),,再与电子集成电路(EIC)共封装在一颗芯片内,,用光路代替电路,,从而降低功耗和延长。。。PIC与EIC键合后的组件称为光学引擎(OE)。。。

传统EIC测试是纯电学测试,,而PIC内部蕴含耦合器、、、调制器、、、光电探测器、、、光学滤波器、、、光波导等大量光学组件。。。测试一个OE,,必要同时具备电学、、、光学和光电交互三方面的专业能力,,复杂度远超传统芯片测试。。。

PIC测试必要丈量插入损耗(IL)、、、偏振有关损耗(PDL)、、、响应度、、、波导传布损耗、、、光学串扰等参数,,而这些参数量前没有统一的测试尺度。。。

还有一个更具体的物理难题:::光学探针的精准对准。。。

将外部光从光纤导入OE光波导的过程叫做光耦合。。。单模光纤纤芯截面积约为78.5平方微米,,而光波导截面积仅约0.099平方微米——两者相差近800倍。。。没有纳米级的对准精度,,耦合损耗将极为巨大。。。

这意味着,,光纤阵列必须在距晶圆或芯片理论维持精确间距的同时,,对耦合器角度进行微调,,以最大化光功率传输,,再顺次扫描分歧波长领域。。。这套操作目前仍依赖人为实现。。。

了局是:::单颗PIC芯片的100%检测,,均匀耗时超过100秒。。。这是CPO芯片量产的主题卡点之一。。。

“EIC测试与PIC测试对比表”——对比测试道理、、、对准精度、、、行业成熟度、、、重要探针卡厂商四个维度,,图源:::TrendForce,,下同

四个测试阶段,,最关键的是哪一步???

一颗CPO芯片从晶圆到系统,,必要经历四个测试阶段:::

第一阶段:::PIC晶圆级测试(OWAT)——直流电学与光学基础测试,,蕴含光功率、、、损耗、、、暗电流等根基光学参数丈量。。。

第二阶段:::EIC-PIC晶圆级测试——调制职能测试(电光、、、光电、、、光光),,高速测试及S参数丈量。。。

第三阶段:::OE级测试——全流程校准、、、直流测试、、、高速测试、、、光学回路测试及S参数丈量。。。这是确认"已知优良光学引擎"(KGOE)的关键阶段。。。

第四阶段:::先进封装???榧恫馐浴低持澳苎橹び牍庋Щ芈凡馐。。。

四个阶段中,,第一阶段PIC晶圆级测试最为关键。。。

逻辑很直接:::PIC通常选取成熟制程制作,,而EIC则使用先进制程,,成本高昂。。。若是能在PIC与EIC键合之前,,就在晶圆阶段筛出缺点品,,就能预防将昂贵的EIC浪费在有问题的PIC上,,大幅降低后续工序的损耗。。。

这就像流水线上的质检——越早发现问题,,损失越小。。。

"CPO制作流程与测试阶段示意图"——从晶圆验收测试到系统级测试的齐全流程图

设备商格局:::巨头补课,,新玩家入场

CPO测试设备市场正在加快成形,,传统ATE(自动测试设备)巨头与光学测试专业厂商之间的整合是主线。。。

Advantest与FormFactor

传统EIC测试市场由日本Advantest和美国Teradyne主导。。。CPO测试要求同时具备EIC和PIC测试能力,,两家巨头均选择与光学探针专业厂商合作来补齐短板。。。

Advantest的蹊径是与FormFactor合作。。。2024年6月,,Advantest结合Jenoptik和Ayar Labs推出UFO探针卡,,将电学和光学探针集成在统一张卡上,,实现电光同步测试。。。其主题创新是对准容差赔偿技术——通过对光学探针输出光束进行特殊整形,,即便探针定位存在轻微误差,,光信号仍能进入PIC耦合器,,大幅缩短对定功夫。。。

2025年4月,,Advantest与FormFactor进一步推出V93000-Triton光子测试系统,,建设9轴光子对准职能和FormFactor的OptoVue Pro光学对准系统。。。其CalVue技术通过怪异设计的逆向反射镜观测光纤阵列,,结合自动机械视觉算法实时校准Z轴位移和光学定位,,进一步压缩光纤对定功夫。。。

Teradyne与ficonTEC

Teradyne则通过收购和合作左右开弓。。。2025年,,Teradyne收购了Quantifi Photonics,,并与德国ficonTEC(现为中国Robo Technik旗下子公司)合作。。。

2025年3月,,双方结合推出业界首款高产量300毫米双面晶圆探针测试系统。。。ficonTEC提供WLT-D2双面晶圆测试平台,,具备50纳米领域的精密对准能力,,可同时在晶圆顶面进行电学测试、、、底面进行光学测试,,提升测试效能。。。Teradyne则提供UltraFLEXplus ATE和IG-XL系统软件。。。

后续推出的DLT-D1是双面芯片级测试系统,,最多可同时衔接三个并行测试头,,提升吞吐量、、、降低测试成本。。。至此,,ficonTEC形成了从晶圆级到芯片级的齐全CPO测试产品线。。。

Keysight是丈量仪器领域的全球辅导者,,同样提供齐全的PIC晶圆测试规划,,并与FormFactor集成,,兼容FormFactor的Velox探针节制软件。。。

Keysight的N778x系列偏振合成器可在分歧偏振态(SOP)之间急剧切换,,共同N7700100C偏振Lambda扫描软件,,通过矩阵步骤推导IL、、、PDL、、、TE/TM IL等参数。。。这套规划无需偏振维持光纤,,也无需在多个波长点手动预校对偏振,,大幅提升测试效能。。。其SOP不变技术还能将输入光的偏振态锁定在特定点,,确保整个波长扫描过程中光耦合的不变性。。。

Chroma是系统级测试(SLT)设备的全球辅导者。。。其光电二极管老化与靠得住性测试系统Model 58604/58604-C/58606系列,,专为3D传感器件、、、激光器、、、光电探测器、、、调制器等PIC组件的靠得住性测试而设计。。。Model 58606每???椴闾峁256个SMU通道,,最多可配置7层,,计算1792个通道。。。Chroma已颁发将利用其在SLT阶段的光学测试专长,,投入CPO测试设备的研发。。。

2025年9月,,Enlitech与iST合作推出Night Jar硅光芯片测试平台。。。这是一套附加式高光谱成像分析系统,,可直接装置在肆意品牌探针台上,,合用于WAT、、、CP、、、FT等各测试阶段。。。

Night Jar解决的是一个持久存在的行业痛点:::此前,,光波导中的漏光地位只能通过反射光粗略估计,,只能获得总体或均匀光损耗值。。。Night Jar可能精确定位漏光地位,,并丈量特定波导段或光学组件的量化IL值,,支持晶圆级光损耗映射,,援手研发人员更急剧正确地鉴别缺点,,最终提升出产良率。。。

"CPO测试设备供给链全景表"——涵盖光学探针、、、计量仪器与系统、、、自动测试设备三大类此外供给商散布图

市场机遇窗口正在打开

芯片设计日趋复杂,,SoC测试难度持续上升,,单颗芯片所需的测试站数量和总测试功夫不休增长,,测试设备在半导体设备本钱开支中的占比随之提升。。。随着CPO芯片被纳入产品组合,,这一占比预计将进一步走高。。。

CPO测试设备市场正在成形。。。从设备商格局来看,,传统自动测试设备巨头Advantest和Teradyne正通过并购与合作急剧补齐光学能力,,Keysight、、、Chroma、、、Enlitech等则在各自细分领域占据地位。。。整个供给链从光学探针、、、计量仪器到自动测试设备,,正在萦绕CPO测试需要重新组织。。。

 

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