野村 :先進封裝與玻璃橋專家電會議紀要!

野村於近日舉辦了AI 專家電話會,邀請了一位光電解決方案先進封裝領域的專家參與討論。專家討論了玻璃橋方案的技術原理與核心瓶頸、玻璃橋對光纖陣列單元(FAU)的影響、邊緣耦合與表面光柵耦合的差異、玻璃載板與 ABF/玻璃芯基板的比較,以及 NPO(近封裝光學)與 CPO(共封裝光學)和 2.5D 封裝之間的關係。以下為本次電話會的核心要點。

玻璃橋方案的技術原理與核心瓶頸

玻璃對可見光和近紅外光都具有較好的透光性,尤其是在近紅外光波段表現較好,因此適合用於光通訊。玻璃橋用於連接光晶片或 PIC(Photonic IC,光子積體電路)與光纖,兩者的模場不同。玻璃橋的核心功能,是通過橋接結構將晶片端的模場調整到與光纖模場相匹配的水平。玻璃橋主要有兩種製造方式。第一種是離子交換法,例如通過鈉離子、銀離子交換,將光限制在波導內部。這項技術相對成熟,多年前就已經發展出來。第二種是雷射改性法,但效率較低、光損耗較高。康寧的玻璃橋採用離子交換技術。根據專家介紹,當前玻璃橋面臨的技術挑戰主要包括損耗控制、工藝穩定性與一致性,以及對耦合精度和形變控制的高要求。玻璃橋對FAU 的影響

玻璃橋並不會完全替代 FAU。它更像是在中間增加一層橋接結構,用於實現模場匹配,並完成從高密度排布到相對疏密度排布的過渡。玻璃橋主要適用於高密度光通訊場景。邊緣耦合 vs.表面光柵耦合

專家表示,邊緣耦合的出光效率相對較高,耦合器的光頻寬也更大,這對波分復用更有利,因此更適合高頻寬耦合器。相比之下,表面光柵耦合的垂直光柵頻寬較小,因此耦合精度相對較差。專家指出,目前開發中的方案更多採用邊緣耦合。專家也提到,輝達之所以採用表面耦合,是因為 NPO/CPO 需要大量耦合器。例如,一個 6.4T CPO(按每通道 200G 計算)需要 32 根光纖,對耦合一致性的要求非常高。專家補充稱,邊緣耦合採用一維陣列,難以保證所有通道的損耗控制一致;而表面耦合採用二維陣列,在損耗控制方面可能表現更好。玻璃載板 vs. ABF 玻璃芯基板

玻璃載板在 2.5D 封裝中非常重要。原因在於 2.5D 封裝會使用大量塑封材料,這些材料可能帶來形變,因此需要玻璃載板進行形變控制。玻璃芯基板(GCS)距離商業化仍然較遠,儘管它具備諸多優勢,例如抑制形變、降低電損耗,以及為更高頻寬提供靈活性。當前仍存在多項技術挑戰,其中之一是 TGV(Through Glass Via,玻璃通孔)加工良率較低,因為玻璃材料本身較為脆弱。英特爾是開發 GCS 的先行者,一些韓國公司也在開發相關方案。不過,目前尚未公佈可靠性測試資料。專家表示,中國企業如 AKM Meadville已經開始送樣 GCS 產品;京東方正在與康寧合作,目前仍處於開發階段。NPO vs. CPO

專家認為,相較於傳統光模組,NPO 在功耗和頻寬升級方面具有優勢。與 CPO 相比,NPO 使用可插拔電介面,因此更容易維護,也更容易實現商業化。專家認為,NPO 市場實現大規模商業化的時間點可能早於 CPO。 (大行投研)