随着AI算力爆发式增长,数据中心对信号传输速率、带宽密度和能耗控制的要求持续攀升,CPO(共封装光学)技术作为突破传统光模块瓶颈的关键方案,正从技术验证加速迈向规模化落地。2026年被视为CPO产业化元年,全球科技巨头纷纷加码布局,而玻璃基板凭借其优异的材料特性,成为CPO方案实现高密度集成、低损耗传输的核心支撑,逐步替代传统有机基板,重塑CPO产业链的价值格局,成为后摩尔时代光互连技术的核心材料基石,其应用深度与广度直接决定CPO技术的商业化进程与产业竞争力。
CPO技术的核心逻辑是将光引擎与交换芯片通过先进封装技术集成于同一基板,打破传统可插拔光模块“芯片-基板-光模块”的分离式架构,将电信号传输距离从“厘米级”缩短至“百微米级”,从而大幅降低信号损耗和设备功耗,提升带宽密度,适配AI智算集群的海量数据传输需求。作为光电集成的“承载平台”,基板的材料性能直接决定CPO方案的稳定性、传输效率和规模化落地可行性,传统有机基板在高频、高温、高密度场景下的短板日益凸显,而玻璃基板凭借独特优势,成为CPO方案的最优选择,开启了基板材料的升级迭代之路。

玻璃基板在CPO方案中的核心应用的是作为光电芯片的集成载体,解决传统基板的高频损耗与热翘曲难题。CPO技术的核心逻辑是将光引擎和交换芯片、计算芯片共封装在同一基板上,缩短电信号传输距离,而玻璃基板是通过玻璃通孔(TGV)与RDL重布线层,来实现光芯片与电芯片的高密度互连,从而将电互连距离从厘米级缩至毫米级,显著降低信号损耗与功耗。其低介电损耗(Dk<3.0、Df<0.0005)的特性,可适配CPO方案中高频高速信号传输的需求,避免信号失真,支撑1.6Tbps以上高速传输。

在光路集成方面,玻璃基板可以内嵌光波导,来实现光信号的低损耗传输,进一步提升CPO方案的集成度。与硅基基板相比,玻璃基板在1310nm/1550nm波段的传输损耗低至0.05dB/cm,比硅基降低94%,可实现高保真光链路传输,同时支持8层光波导堆叠,构建3D光互连架构,大幅提升光路集成密度。这种集成方式可替代面板与模块间的光纤互连,实现1024通道高密度光路由,降低CPO封装的空间占用与管理复杂度。

玻璃基板的热学与机械特性,为CPO方案的稳定性提供了重要保障。其热膨胀系数(CTE)约3.2ppm/K,与硅光芯片(2.6ppm/K)匹配度高,可减少封装过程中的热应力,避免芯片翘曲、互连失效等问题,提升CPO模块的长期可靠性。同时,玻璃基板具备优异的高平整度与尺寸稳定性,可支撑超精细线路光刻,满足CPO方案中高密度互连的工艺要求,助力铜混合键合等先进封装工艺的落地。

目前,玻璃基板在CPO方案中的应用已逐步走向产业化,康宁等企业已量产大尺寸玻璃基板,部分方案已应用于AI超算集群、量子计算等高端场景。但仍面临成本较高、TGV金属化良率不足、行业标准滞后等挑战。未来,随着TGV技术的持续升级、玻璃基板制程工艺的优化,其在CPO方案中的应用将更加广泛,不仅将支撑CPO向更高带宽、更低功耗迭代,还将延伸至Micro LED CPO、先进封装等高端领域,成为AI算力时代光互连技术的核心支撑材料,推动我国CPO产业链实现自主可控和高质量发展。

来源:科技红芯,侵删

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作者 808, ab