（原标题：最可能触发CPO switch的奇点是什么？（上）--TSMC的作念了什么？带来了什么变化？）

原创 老牛爱骑电瓶车 电光夜谈

CPO是个大场所，这是业界庸碌认同的事情，然则，什么时候会崇敬的鸿沟商用，全球的不雅点照旧比拟冲破的。要回报这个问题，咱们就需要寻找一个允洽的不雅察点，判断什么是CPO switch的奇点，过了这个奇点，便是锲而不舍了，后头的事情就莫得什么绝顶需要争议的地方了。今天，就从几个方面来聊一下这个事情。

起先从可插拔光模块提及。

一、可插拔光模块在DC集结互连的地位

现时，DC成立光模块的白盒斥地中，概况有70%-80%傍边的资原来光模块，可见，光模块在总共产业链中的脚色是举足轻重的。数据中心的通信互连这块，不错说存在着三大势力圈，即DC用户、光模块厂家和switch公司。其它的元素，举例IP盘算、仿真、pcb、测试、封测、光纤诱骗器、结构、白盒斥地，foundry等等等，都是围绕这三大约素进行配套。形象的说法，在现时的DC中心互连集结市集便是，DC用户、光模块厂家和switch厂家的三国小说。非敌非友，相互共存，相互制约。

DC看成最终的用户，地位当然无用说，弥远存在，不同的DC集结，会字据我方的集结需求，使用各自的决议，对光模块的牵引影响力更大一些。同期，也会字据行业的手艺水温顺才气进行场所调理。

switch看成一个手艺的团员点，尤其是其带宽需要在不同的制程下，通过束缚的迭代来保持功耗和性能的优化，其地位亦然难以撼动的，现时，业界能够跟上这个节律起舞的，也便是阿谁，干与门槛格外高。

光模块厂家，看成沉静的一个势力群，也犀利常宏大的产业存在，销售鸿沟宏大。

foundry在手艺的复杂进度方面应该是很高的，然则，从现时的情况来看，foundry似乎上演的份量不够，莫得形成我方的沉静门路，不同厂家的特质莫得夸耀出来，也便是，其手艺才气莫得施展到最大，亦然最有出路的一个势力。这是一个话题，咱们留到后头再来回报这个问题。

其它的元素，举例斥地脚色，仍是上演过进攻的脚色，在白盒阶段渐渐失去说话权，沦为副角。

在CPO阶段，这个势力的演进图会有进一步的变化，后续再聊。

二、可插拔光模块的前世今生

现时数据中心常用的可插拔光模块的前身是平直焊合在板子上的光模块，即下图所示的1*9封装的光模块。

由于焊合封装的模块存在故障定位、保重不方面的等身分，缓缓就出现了可插拔模块的需求，最早的时候应该是GBIC封装的。自后，运营商发现这个接口是尺度化的，于是就驱动了集采，这么不错指责资本，这种模块就一直延续到当今。

便是说，光模块起先的时候，是集成在线卡上的，由于其高故障率，再在最终用户的鼎力激动下，于是就形成了现时全球闇练的买卖模式。

三、可插拔光模块的存在的逻辑是什么

固然，可插拔光模块在信号完好意思性，在热盘算方面等并不是最优的，然则，可插拔光模块现时形成一个格外宏大的生态，细目存在势必的逻辑。

起先，可插拔光模块的可靠性是低于CMOS器件的，即比主要的ASIC要更容易出故障，这点亦然可插拔光模块起先的驱能源，现时来看，这个驱能源依然存在。在用户看来便是可保重性。

其次，跟着光模块速度的飞腾，光模块本人的手艺复杂度也在持续地提高，包括调制器、光源、芯片、封装、耦合和测试方面，形成一个复杂的手艺和东谈主力资源的详尽体，这是光模块产业链本人存在的一个基本的手艺资源逻辑。

临了，便是盛开的尺度，主如若和ASIC对接的接口的尺度化，使得光模块能够和不同厂家的交换机进行解耦。最终形成光模块厂家之间竞争又共同促进的这么一个生态圈，最终杀青资本和多元供应的上风。

通俗的说来，恰是通过这三大撑持，使得可插拔光模块能够在数据中心通信集结市集中，和DC用户、switch厂家形成三足鼎峙的形态。

从举座上来看，在上头的三大支撑中，和可插拔光模块厂家最平直相关便是可插拔光模块自身的手艺门槛和由于需要无数东谈主力进行耦合、测试等的坐褥性方面的门槛，如果这个门槛指责的话，可插拔模块的在总共数据中心供应链的生态中的说话权就会削弱，可能会演变为的斥地厂家的脚色。

四、TSMC作念了什么？

在2024年TSMC的北好意思手艺论坛上，TSMC先容了他们在CPO方面的一些职责，崇敬向公众公布了他们在CPO方面的研发的节律。

咱们来望望，TSMC具体作念了些啥呢？

TSMC的硅光封装平台iOIS有两条线，一个是COPUE（Compact Universal Photonic Engine）2.0，一个CI（Composite Interposer）。COPUE 2.0又包括光栅耦合和EIC-PIC的铜铜键合两大块的内容。

1、耦合-光纤 re-attachable

对于硅光来说，PIC和光纤的耦合是一个格外郁闷的事情，光栅耦合面对带宽和插损的问题，水平耦合则需要复杂的瞄准的斥地和东谈主力，相对于乒乓球和篮球进行双向耦合，尽管上了各式妙技，然则，照旧存在耦合良率的问题，这亦然可插拔光模块的一个东谈主力门槛。如果能够杀青光纤的可插拔/可拆卸，则是一个颠覆性的手艺，绝对科罚光纤耦合的郁闷。

现时的的光纤的可拆卸有四条路，一种是博通的决议，使用lens阵列进行光纤的可拆卸诱骗，这个决议对外面的结构件的精度条目比拟高，在高密封装的时候，需要进行融合谈判。第二种决议以senko为代表，是在pic的出口处加上几路反射镜，扩斑进行耦合，这个决议对于装置精度的条目亦然比拟高，同期，路数如果多的话，缺欠累积比拟大。即对耦合的数目亦然有限制的。第三条路，是intel系，采用在玻璃上进行3D刻蚀，通过适配器将PIC上头的光扇出，这个决议存在飞秒激光的3D刻蚀，在刻蚀的时候、资本上可能会有问题，同期，照旧需要有给玻璃和PIC耦合的流程。第四决议便是平直在PIC的晶圆上作念著述，这一个是从根柢上科罚耦合的一种方式，现时看到的除了tsmc，还有便是teramount和IMEC的相助，通过微转印的方式来杀青，容差高，不错达到±30um的精度，任意杀青光纤的可插拔，况且救济3D的高密度耦合。

TSMC与微透镜结合的宽带光栅耦合器不错在COUPE2.0中杀青，这是一种宽带光栅耦合器，该决议兼顾了光栅耦合器的活泼性以及边际耦合器宽带职责的上风，耦合损耗可达0.3dB，瞄准容差为±10um，结合微透镜，瞄准容差不错扩大至±20um。杀青光纤的可插拔/可拆卸足以莽撞了。其表露图如下图所示。

上头的四种决议种，都莫得经过市集的鸿沟考证，以台积电的口碑来说，应该犀利常又出路的决议。

2、 EIC和PIC的搀和键合

台积电将搀和键合(hybrid bonding)的手艺引入到COUPE2.0中，信号通过TSV进行垂直互联，PIC与EIC中间不再存在micro-bump，莫得闲隙，将寄生参数最小化，从而带来功耗的指责与性能的提高。

台积电的这项手艺格外复杂，在搀和键合中，铜 pad 设立在每个芯片的顶面上，铜被绝缘层（每每是氧化硅）所包围，pad 本人稍许凹进绝缘层的名义。在对氧化物进行化学改性后，将两个芯单方面对面压在一齐，使每个凹下的 pad 对都。然后缓缓加热这个夹层，使铜扩展到裂缝处并熔合，从而诱骗两个芯片。需要在原子层面来限度凹进去的部分，凹多了结协力不够，凹少了会把晶圆推开。搀和键执艺不错杀青更高密度的电互联，其pitch不错小于20um。由于两片wafer间莫得闲隙，寄生参数格外小，不错救济更大的带宽。TSMC堪称是业界独一不错量产搀和键合的公司，尽管有好几家业界顶尖的公司也在作念。

搀和键合的意念念格外大，起先，对OE的单片集成（GF）形成格外大的压力，其在寄生参数方面的上风就大幅度的减小了，那么此时单片集成在EIC的工艺节点上的曲折就突显出来了。其次，低寄生参数，意味着高速，意味着向后续的高速演讲就愈加的平稳。临了，还不错充分运用OE的各组件在材料、制程工艺方面的上风，杀青详尽最优。

3、各式名堂的封装板

CI即（Composite Interposer），包括一系列的基板/中介板的封装表情，从封装基板->有机中介板->硅中介板（无源）->PIC中介板->OE中介板，再到各式TSMC习用的名堂组合，不错满足轻松单到复杂的多种封装，这个是他们的老本行，玩得很溜。

TSMC的CI平台的全面的布局，意味着在全场所的介入光电共装的行业，从可插拔模块的组件，到linghtmatter的这种超等的算力单位杀青了全遮盖。

4、介入硅光产业链大势所趋

从TSMC的买卖模式上来看，他们的鸿沟还犀利常明晰的，只作念代工，不触及到芯片的具体内容，然则，上头TSMC在光互连方面的布局来看，介入硅光的产业大势所趋。

起先，光栅耦合是需要在PIC的盘算层面进行盘算和限度的，这亦然从根柢上科罚光纤和PIC耦合的决议。亦然要TSMC我方流片，或认证的公司来流片的。

其次：对于COUPE 2.0来说，如果EIC、PIC是第三方坐褥的，那么铜铜键合的良率基本上无法保险。便是说PIC必定我方坐褥，那么就需要把PDK盛开给第三方，再有台积我方流片坐褥。

再次，对于各式interposer，尤其是后头的PIC中介板和OE中介板，如果TSMC不我方流片的话，良率一样是难以保险的。

临了，咱们看到在TSMC的邦畿中，有光源的封装，那么，光源若那边理呢，是我方流片？照旧第三方认证的流片呢？这是一只靴子了。光源和现时TSMC闇练的CMOS工艺平台照旧有比拟大的互异的。然则，按照TSMC封装不救济第三方的组件来看，具体如何操作，就要看台积电的决心了，呵呵。

5、tsmc的职责模式是什么？

既然介入硅光产业链，那么职责的模式便是下一个问题了。是盛开PDK给第三方，如果不需要在平台上作念一些绝顶的性能，PDK和内容的吻合进度比拟高的话，那可能就真能杀青像作念电芯片那样，作念光芯片，那么总共行业可能就会被颠覆了。

具体的杀青方式，静瞻念其变，预计一年内就会揭开她的私密的面纱了。

五、TSMC的iOIS带来了什么？

硅光封装平台iOIS会给咱们带来什么呢？这是一个格外进攻的问题

1、手艺门槛下跌

起先，光纤耦合的手艺门槛门槛将下跌，0.3dB的插损，这个现时在边耦合都难以达到的水平，通过光栅耦合确切不错达到。况且不错杀青光纤的可插拔/可拆卸，那么，光纤耦合需要的无数的东谈主力检朴下来了，同期，可靠性性也提高了。

其次，OE的EIC-PIC不错杀青铜铜键合，那么，阻抗匹配、寄生参数、密度，当年困扰事情，都不错很好的科罚了。OE将变成一个尺度的组件，相对于平直调用。

临了，各式名堂interposer的组合，盘算工程师重心关心盘算就好了，专科的事情，交给专科的东谈主员。

2、测试转向自动化

wafer级的封装，需要wafer级的测试，将更多的是自动化的测试，尤其是耦合光栅的盘算，自动化测试的资本和时候也会大大的缩小。

3、OE名主见产业链会发生要紧的变化

对于台积在25年首推的iOIS平台来说，可插拔OE相关的产业链，可能会发生要紧的变化。传统的无数永别元件的可插拔模块，会被高密度集成的芯片所替代。

4、FPP的手艺资源逻辑在隐藏

从上头的形容不错看到，对于可插拔模块来说，手艺东谈主力资源的门槛在隐藏，传统可插拔光模块的配套的PIC、EIC、封装、耦合、测试等手艺门槛和东谈主力资源的门槛，可能会败给高密度集成的、自动化的平台。

传统FPP的三大支撑中的手艺资源的支撑可能会动摇，进而形成产业生态的变化，举例，DC不错定制个性化的FPP模块等，指责资本，挤压光模块的利润空间。

5、CPO switch的OE相关的手艺难度不才降

现时在CPO switch领域，能明确看到的是博通的bailly系列芯片和当下别传很高的nvidia的quantum-X800。其它的几大switch公司则羞羞答答的半遮面，cisco现时明确的是25.6T的样机，marvell则一直是顾傍边而言他，一定进度是CPO switch的产业的门槛比拟高。cisco样机照旧采用的尾纤决议，OE照旧socket，先进性看不到博通的尾灯。以cisco的实力，确乎有点奇怪。

如果TSMC能在iOIS上科罚了耦合、封装，并盛开PIC的pdk给第三方，则CPO switch的手艺门槛大大指责。一霎有个脑洞掀开的想法，Cisco会是在和台积憋大招吗？呵呵。

六、奇点会是26年吗？？？

在本年深圳光博会的演讲中，CPO的风向一霎变得诡异，一纵大咖调高了CPO switch的守望，gartner也调高了对于cpo switch的量度。

台积也涌现了26年会在26年推出cpo switch，加之最近网上别传好多的对于台积和英伟达、AMD的绯闻。看来26年确乎是一个奇怪的时候点。

26年CPO switch会是一个奇点吗？为什么26年是一个荒谬时候点？内在的逻辑是什么？敬请期待下集～🔥买球·(中国大陆)APP官方网站