AI資料中心的傳輸需求持續升級,市場目光已從運算晶片,延伸至如何把海量資料送得更快、更省電。CPO將光學引擎移近運算或交換晶片,縮短高速電訊號的傳輸距離,但當光學元件靠近高熱源,精準對位、材料熱穩定性與封裝可靠性,也成為量產必須跨越的門檻。
光耦合元件 躍為高單價半導體封裝剛需
光耦合的難處,在於讓數十甚至上百條光通道,經過組裝與長期運作後,仍維持符合規格的光學損耗。
晶片波導與外部光纖的模場尺寸、形狀不同,需要耦合結構進行匹配,不同設計的對位容忍度也不相同。因此,不能只看單一精度數字,就判定哪家公司技術領先。
從玻璃毛胚、透鏡與定位零件,到光纖陣列單元(FAU)及封裝整合,台灣業者正從各自熟悉的環節切入。
然而,這場轉型的關鍵,是相關技術能否通過驗證、穩定量產,最後轉化為可持續的獲利。
布局涵蓋光纖定位及光束控制
玉晶光的基礎,來自手機鏡頭累積的精密光學設計、模具、自動化與檢測能力。公司官網列出高精密稜鏡、微透鏡陣列、超穎透鏡、V型溝槽與MT插芯,布局涵蓋光纖定位及光束控制。
其中,V型溝槽是目前公開說明較具體的切入點。管理層曾表示,現階段採玻璃材料,未來可能延伸至矽材料,鎖定約±0.2~0.3微米的高精度需求。
玉晶光的機會,在於不只供應單一零件,還能結合稜鏡、透鏡與定位結構,協助客戶優化光路。如果共同設計能減少組裝誤差與重工,便可能提高單組供應價值。
上詮從光纖陣列與連接技術出發,ReLFACon為可耐回焊的透鏡式光纖陣列連接器,強調材料與矽晶片熱膨脹係數匹配、多通道連接,以及封裝製程相容性,公司也揭露保偏光纖陣列封裝方案。
讓光纖介面適應半導體封裝流程
這項布局的價值,是讓光纖介面適應半導體封裝流程。室溫下對得準只是起點,製程與運作溫度變化後,光損是否仍在規格內,才會影響導入意願。不同組裝流程的耐熱要求有所差異,不能將所有FAU都視為必須採用相同的回焊條件。
上詮2024年宣布引進奇景光電參與私募,結合ReLFACon與晶圓級奈米光學技術,持續開發光學共封裝方案。過去上詮做FAU,內部的V-groove基板與模造玻璃很多需要外購。
因此上詮與玉晶光既可能互補,也可能競爭。玉晶光如果供應光學零件,雙方具有上下游合作空間,如果擴大完整FAU整合,業務重疊就會提高而競爭。
透過製程智控與補償達整體精度
大立光的解決方案,是如何在零件存在公差的情況下,仍組裝出高精度成品。林恩平2026年6月9日股東會後表示,公司不完全依賴高精度V型槽,而透過製程智控與補償達成整體精度。
依當時公司說法,FA內測精度已低於0.3微米,外部最佳產品約為0.5~0.8微米。這並非否定V型槽,而是把重點放在最終組裝結果。如果製程能有效處理零件公差,就可能降低挑料、重工與報廢成本。
大立光10月法說會進一步表示,FA已通過客戶認證,並規劃採購PMLA、耦合成FAU,最快2027年中出貨,多排FA則仍在送樣。這顯示布局正往整合推進,但量產時程與獲利仍須後續驗證。
當CPO走向高密度光學連接,傳統曲面透鏡與模造玻璃陣列,面臨更嚴格的尺寸、加工與組裝一致性要求。
超穎透鏡具晶圓級批次製造潛力
傳統塑膠鏡片耐不住260°C回焊高溫,模造玻璃(GM)在微米級陣列(MLA)的尺寸縮小又有物理極限。這使具備平面化、薄型化與晶圓級批次製造潛力的超穎透鏡,成為值得關注的替代或互補方案。
超穎透鏡的本質是用半導體製程做光學,它的優勢,是透過微細結構控制光的相位、偏振與傳播方向,並以批次製程提高陣列結構的一致性。光纖、透鏡與矽光子晶片之間,仍須處理對位、固定與熱穩定性問題。
為了解決光學廠沒晶圓廠的問題,現在產業鏈走出了光學 Fabless(無晶圓廠設計)模式:Metalenz專注超穎光學設計、研發與量測,結合半導體製造夥伴量產。
聯電與Metalenz公布的Polar ID案例,便採40奈米製程製作超穎光學層,再透過晶圓對晶圓鍵合與影像感測器整合。
光學廠、晶圓廠分工 先進封裝端異質貼合
不過,該案例屬人臉辨識,不能直接等同CPO訂單。製造路線也不只一種。光學結構可以先在獨立基板製作、測試後再整合,也可能採晶圓級鍵合或其他整合方式。奈米壓印則提供另一種複製微細圖案的方法,可降低對高階投影曝光設備的依賴。
台灣方面,采鈺已提供12吋矽與玻璃基板上的超穎表面製程,涵蓋光刻、蝕刻及相關設計,並與光程研創合作開發矽基Metalens。這顯示半導體光學代工已有具體技術基礎,玉晶光則已將Metalens列入CPO核心技術。
過去在消費電子時代,光學廠養不起晶圓廠,晶圓廠也看不上平價鏡頭的微薄利潤,更不可能拿昂貴的邏輯晶圓去承擔光學製程的報廢風險。
直到CPO時代來臨,光耦合元件躍升為高單價的半導體封裝剛需,才催生出光學廠出設計與奈米壓印、晶圓廠獨立代工光學晶圓,最後在先進封裝端異質貼合的全新分工模式。
透過奈米壓印製作超穎透鏡
亞光過去因深耕車載鏡頭、高階數位相機與光通訊,擁有深厚的非球面模造玻璃(Glass Molding, GM)與高精密玻璃研磨技術。
亞光積極將微米級玻璃壓鑄成型技術延伸至光通訊所需的微透鏡陣列與微型稜鏡,透過奈米壓印製作超穎透鏡,並規劃透鏡陣列結合稜鏡的一體化元件,希望爭取多通道、成本與耐熱方面的優勢。
亞光2026年8月表示,CPO用鏡片已有送樣,超穎透鏡仍在製作階段,並看好稜鏡與準直鏡於2027年貢獻業績。


