單靠光子元件的性能提升，共同封裝光學元件無法實現規模化發展。
隨著人工智慧基礎設施不斷突破頻寬、功耗、延遲和覆蓋範圍的極限，光學技術正與計算引擎緊密結合。業界不再僅僅關注光子元件能否高速運行，而是著眼於能否大規模地完成整個電光路徑的設計、封裝、供電、冷卻、測試、校準、製造和可靠性保障。
這種轉變改變了PDK的含義。
對於 CPO 而言，PDK 必須從元件設計套件演變為實現介面套件。
在傳統的半導體設計中，工藝設計套件定義了工藝流程中可以設計、製造、建模、檢查和信任的內容。
它為工程師提供規則、元件、層、設計約束、模型、提取檢視和驗證介面。它使設計團隊能夠從設計意圖過渡到可製造的晶片，並對允許的內容、特性、檢查內容以及代工廠工藝支援的內容達成共識。
PDK 不僅僅是一個方便的檔案集。
這是設計與製造之間的一份合同。
它界定了可以充滿信心地實現的各種設計空間。
隨著半導體系統從單片矽發展到異質整合、晶片、先進襯底、高頻寬儲存器、光 I/O 和共同封裝光學元件，這一概念變得更加重要。
光學共封裝改變了設計問題。
對於 CPO 而言，產品不僅僅是光子元件。
它是封裝好的光電系統。
調製器、光電探測器、雷射介面或波導作為單個元件可能非常出色，但這並不能保證最終產品能夠被製造、測試、校準和部署。
設計套件不能止步於 PIC 佈局或光學元件庫。
它必須首先描述以下各項之間的介面：
PIC、ASIC、EIC、驅動器、TIA、SerDes、雷射源、光纖連接、波導、耦合器、中介層基板、RDL、電源傳輸、熱路、射頻/電介面、光介面、測試結構、校準訪問
這就是為什麼封裝 PDK 可能成為 CPO 最重要的缺失環節之一。
CPO封裝的PDK不僅僅是一組檔案。
這是一份實現合同。
它應該有助於確定光路可以存在的位置、電路可以存在的位置、銅線終止和光開始的位置、雷射器的耦合方式、光纖的連接方式、PIC 與 ASIC 的連接方式、散熱方式、供電方式、射頻和光介面的測試方式、對準和損耗的控制方式，以及那些封裝介面是可製造和可重複的。
這與傳統的裝置 PDK 的抽象層次不同。
光子元件 PDK 可以告訴設計人員如何繪製波導、調製器、光柵耦合器、光電探測器或布線結構。
CPO 的封裝 PDK 必須有助於描述該光學功能是否能在封裝過程中保持完好。
它必須將光學行為與封裝介面、熱行為、機械應力、電驅動條件、光纖連接、校準、測試訪問和可製造性聯絡起來。
對於 CPO 而言，該軟體包並非被動式。
該封裝體成為光學、電氣、熱學、機械和製造領域交匯的地方。
CPO 不僅僅是將光學元件更靠近 ASIC。這是要將銅光邊界更靠近計算引擎。那條邊界並非自由延伸。
隨著頻寬和距離的增加，銅面上的電訊號傳輸距離、損耗、串擾、阻抗不連續性、均衡功率和散熱等方面都面臨著挑戰。光技術可以提高通訊距離和頻寬密度，但光整合也會帶來自身的邊界負擔。
該負擔包括耦合損耗、對準敏感性、熱漂移、封裝應力、校準要求、光學測試複雜性、製造變異性和可靠性風險。這就是為什麼不能僅通過光學元件的性能來評估 CPO 的原因。
系統必須自行評估邊界：銅的邊界在那裡？光的起點在那裡？光路是如何耦合的？電路是如何驅動的？熱路是如何控制的？如何保持對準？如何進行校準？如何測試光介面？如何驗證其長期穩定性？
這些不僅僅是設計問題，這些都是需要理解的問題。
該行業需要更好的光子元件。但僅僅改進光子元件是不夠的。一個好的調製器仍然需要經受住封裝的考驗。好的雷射器仍然需要耦合到光路中。一個好的PIC仍然需要與光纖連接對齊。一個好的電子積體電路仍然需要通過乾淨的電路路徑來驅動光元件。一個好的封裝方案仍然需要兼顧散熱、功耗、應力、訊號完整性、可製造性和測試訪問性。
這就是PDK封裝具有戰略意義的地方。
他們將 CPO 從裝置級設計問題轉變為系統級實現問題。問題不再僅僅是：這個光學裝置能工作嗎？更難的問題是：封裝後的光電路徑能否大規模地建構、測試、校準、良率檢驗和可靠性驗證？
適用於 CPO 的實用封裝 PDK 不應受限於物理佈局限制。它應該有助於連接決定光學共封裝能否成為可重複產品的關鍵介面。
這包括光介面定義、電介面定義、機械禁區、光纖連接約束、基板和中介層介面規則、熱路徑意識、封裝級設計限制、測試結構規劃、校準訪問和可製造性指導。它應該能夠幫助工程團隊瞭解不僅可以繪製什麼，還可以整合什麼。從這個意義上講，封裝PDK成為了光子元件設計空間和封裝系統實現空間之間的橋樑。
例如，PDK 應該有助於回答以下問題：封裝內部的光路由可以位於那些位置？支援那些光耦合結構？那些光纖連接方式與該封裝相容？EIC 和 PIC 之間允許那些電驅動路徑？
那些熱約束會影響光穩定性？那些封裝級應力條件可能會影響光對準？光學和電氣驗證需要那些測試結構？組裝後需要那些校準介面？那些介面足夠成熟，可以用於可重複製造？
這些問題與產品本身並非無關。它們定義了產品。
下一步規模更大。
隨著 CPO 的成熟，靜態規則將不再足夠。行業需要能夠感知實現情況的環境，將設計意圖、封裝介面、光學行為、電氣行為、熱行為、製造限制、測試訪問、校準和生命周期可靠性聯絡起來。但這並不意味著每個PDK都必須變成一個完整的系統模擬器。這意味著元件設計、封裝設計、測試和製造之間的界限必須更加緊密地聯絡在一起。
具有實現感知能力的封裝 PDK 應該有助於防止常見的故障模式，即裝置看起來不錯，封裝看起來也不錯，但系統仍然在介面處發生故障。CPO的成敗就取決於這個介面。光路、電路、熱路、機械結構和測試策略必須作為一個整體的實現問題來開發。
人工智慧基礎設施日益受到資料流動的制約。在加速器、記憶體、交換機、機架和叢集之間移動資料會導致功耗、延遲、熱負荷、頻寬限制和系統成本增加。這就是為什麼光I/O和CPO受到如此多關注的原因。
但人工智慧基礎設施並不僅僅需要精美的光學裝置。它需要可部署的光通訊系統。
資料中心不能僅僅依靠實驗室創紀錄的性能運行。它需要可製造的模組、穩定的耦合、可靠的連接、可控的熱行為、測試覆蓋率、校準流程、現場診斷以及供應鏈的可重複性。這正是 PDK 打包可以成為關鍵推動因素的地方。它們可以幫助將光學創新轉化為封裝系統實現。
該行業或許需要考慮更廣泛的層級結構：PDK定義了可以繪製的內容。封裝PDK定義了可以整合那些內容。光電實現定義了可以建構、測試、生產、校準和信任的內容。這是從光子元件設計到可部署的人工智慧光子基礎設施的路徑。
調製器不是產品本身。PIC 不是產品。封裝本身並不代表產品。該產品是值得信賴的電光實現方案。
共同封裝光學元件不僅僅是光學引擎的一種新的放置方式。它代表著半導體行業在定義光電系統的設計準備、封裝準備、測試準備和製造準備方面必須做出的改變。
傳統的光子PDK可以幫助製造該元件。封裝 PDK 可以幫助建立介面。一個能夠感知產品實現過程的環境可以幫助建立產品。對於 CPO 而言，封裝 PDK 可能成為光子元件創新和 AI 基礎設施部署之間缺失的一環。
下一階段的CPO（消費品最佳化）將不再僅僅依靠光學性能取勝。能夠定義、整合、測試、校準、製造並信任完整的光電實現路徑的團隊將贏得比賽。 (半導體行業觀察)