下一代光电共封装（CPO）的潜在载体：玻璃

在全球人工智能算力需求呈现指数级增长的今天，共封装光学（CPO）技术已成为突破“功耗墙”与“带宽墙”，带来了更高的容量、更低的成本、更长的传输距离、更快的速度以及更高的计算效率。

随着半导体封装技术的演进， CPO 技术路径多样，整体发展方向包括：功率，实现效率的优化；性能，提高带宽，缩短通信长度；面积，满足 HPC 芯片所需的要求，以先进封装实现更小尺寸。

玻璃凭借低损耗、CTE 匹配、高平整度、光学通透、TGV 工艺，完美契合 CPO 对功率、性能、面积的三重需求，成为下一代光电共封装（CPO）的潜在载体。

CPO 方案

CPO 方案通过光引擎与交换芯片近距互连，相比传统可插拔方案具备高带宽、低时延、低功耗、小尺寸优势。

光引擎是 CPO 技术核心之一

CPO 采用硅光光引擎，依托成熟半导体制造与设计工艺实现光电器件高度集成，可支撑规模化量产、提升可靠性并降低成本。

硅光子集成技术是基于硅和硅基衬底材料，利用现有 CMOS 工艺进行光器件开发和集成的新一代技术。硅光利用硅和硅基衬底材料（如 SiGe/Si、SOI等）作为光学介质，通过集成电路工艺来制造相应的光子器件和光电器件，这些器件用于对光子的激发、处理和操纵。

硅光子集成技术因其集成度高、CMOS 工艺兼容已成为 CPO 光引擎的主要解决方案。

CPO技术与玻璃基板

随着CPO技术成为突破互连性能极限的关键路径，硅基光电集成面临损耗较大且当前封装成本高昂的缺点，玻璃基板以其优异的机械稳定性、低介电损耗和与硅光芯片的高兼容性等优势，逐渐成为CPO技术的新兴平台。

玻璃基板不仅能承载高速电互连，还可通过嵌入式光波导实现光信号传输，优化光芯片与光纤耦合路径，提升集成度。玻璃有望在下一代 CPO 技术中发挥关键作用。

传统半导体封装多采用有机基板，其热膨胀系数高于硅，限制了封装最大尺寸。为让电光转换器（硅光芯片）更贴近硅处理器（CPU、GPU），亟需一种新型封装技术。

玻璃基板热膨胀系数与硅高度匹配，热稳定性优异，还能支持更高互连密度与更细间距，提升电气性能、降低寄生效应，成为先进封装的理想材料。

玻璃基板的其他优势

玻璃除优良热学与机械性能外，还可通过特殊处理实现光波导功能。

玻璃光波导多采用离子交换工艺制备：利用盐溶液中不同离子替换玻璃原有离子，改变局部折射率，将光限制在高折射率区域实现导光。

该技术可精准调控波导性能，适配多种光学场景，使光在集成玻璃波导中高效传输，并耦合至光纤或硅光子芯片，让玻璃成为先进 CPO 的理想材料。

借助玻璃波导的紧凑特性，可以在相同的物理空间内容纳更多的光通道，进而增强系统的数据传输容量与效率。 在同一基板上集成电学与光学互连，可有效解决大型 AI 集群的互连密度瓶颈，显著提升 I/O 密度。

玻璃基板的其他优势

尽管玻璃基板拥有诸多优势，但其商业化之路并非一帆风顺。在热管理和制造工艺方面，玻璃基板仍面临着独特的挑战。

    玻璃最显著的短板在于其较低的热导率，约为0.8-1.4 W/m·K，远低于硅的149 W/m·K。对于功耗动辄超过1000W的高性能AI芯片而言，如何高效地将核心产生的热量导出，是玻璃基板应用于CPO必须解决的首要问题。

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