CPO 檢測成為量產關鍵瓶頸，盤點已卡位新藍海的設備商動態

AI 資料中心叢集規模持續擴大，資料搬運需求隨之大增，傳統銅線互連已達到物理極限。CPO（共同封裝光學）被視為下一代 AI 基礎設施的關鍵互連方案之一。台積電 COUPE 平台預計 2026 年進入量產，代表 CPO 正式從實驗室走向商業化。然而，在關鍵的 CPO 檢測環節，目前仍缺乏統一標準，且測試過程仰賴人工操作，成為 CPO 晶片量產的一大瓶頸。

CPO 技術瓶頸與檢測挑戰

共同封裝光學 (Co-Packaged Optics, CPO) 將光學元件整合至光子積體電路 (Photonic Integrated Circuit, PIC)，再與傳統積體電路 (Electrical Integrated Circuit, EIC) 共同封裝在同一顆晶片內，以光路取代電路，降低功耗與延遲。由 PIC 與 EIC 鍵合而成的元件稱為光引擎 (Optical Engine, OE)。

有別於傳統 EIC 測試單純以電學為主，PIC 包含光耦合器 (Coupler)、調變器 (Modulator)、光檢測器 (Photonic Detector, PD)、光濾波器 (Optical Filter)、光波導 (Optical Waveguide) 等大量光學元件；OE 則需涵蓋電學、光學及光電交互影響的理論基礎，大幅提升測試複雜度。

台積電 COUPE (Compact Universal Photonic Engine) 採用 SoIC Face-to-Face (F2F) 堆疊技術，將 EIC 透過 Hybrid Bonding 直接鍵合至 PIC 上方，並整合淺介質通孔 (TDV)、嵌入式微透鏡 (Microlens) 與金屬反射鏡 (Metal Reflector)。

PIC 需要檢測插入損耗 (Insertion Loss, IL)、偏振依賴損耗 (Polarization Dependent Loss, PDL)、光響應度(Responsivity)、波導傳播損耗 (Waveguide Propagation Loss)、光路串擾 (Crosstalk) 等指標，但目前尚無統一的檢測標準。

另一項挑戰是光學探針的精準對位。

光耦合 (Coupling) 技術將來自光纖的外部光線導入 OE 內的光波導 (Optical Waveguide)。然而，單模光纖纖芯的截面積約 78.5µm2，光波導截面積約僅 0.099µm2，兩者截面積相差近 800 倍，若無法進行 nm 級的精準對位，將產生龐大的耦合損耗。

所以，光學探針的光纖陣列需要與晶圓或晶片表面維持一定間距，並細緻調整相對於 Coupler 的角度，以最大化光功率傳輸，且須在不同波長區間逐一檢測。如此精細的操作目前仍仰賴人工，平均一顆 PIC 全檢 (100% Inspection) 約需 100 秒以上，成為 CPO 晶片量產的關鍵瓶頸。

CPO 檢測四層級：OWAT 最關鍵

在CPO 晶片製程中，檢測層級包含：

(1) PIC 晶圓級測試：電、光直流測試，如功率、損耗、暗電流等基礎光學測試。
(2) EIC-PIC 晶圓級測試：電光 (E/O)、光電 (O/E)、光光 (O/O) 等調變功能測試、高速測試、S 參數測試。
(3) OE 級測試：全流程校準、直流測試、高速測試、光環回測試、S 參數測試。為確認良好光引擎 (Known Good Optical Engine, KGOE) 的關鍵節點。
(4) 先進封裝模組級測試：全系統功能驗證、光環回測試。

其中，PIC 晶圓級測試（Wafer Acceptance Test, WAT；亦稱 OWAT）最關鍵，因為 PIC 通常採用成熟製程節點，但 EIC 一般採用先進製程節點，若可以在 PIC 晶圓上就檢測出不良的 PIC，避免不良的 PIC 與昂貴的 EIC 鍵合，就能大幅減少 EIC 報廢以及後續的製程損失。

CPO 檢測設備供應鏈競爭格局

由於晶片設計愈趨複雜，SoC 測試難度大幅提升，單一晶片的測試站點與檢測時間持續增加，推升測試設備在整體半導體生產設備 (Semiconductor Production Equipment, SPE) 資本支出的佔比。預期在 CPO 晶片加入產品組合的情況下，半導體業對測試設備的資本支出將進一步提升。

從供應商的競爭格局來看，傳統 EIC 自動化測試設備 (Automated Test Equipment, ATE) 市場由 Advantest 與 Teradyne 壟斷。由於開發 CPO 測試設備需要同時具備 EIC、PIC 檢測技術，兩大廠商近年積極與 PIC 探針技術廠商合作：Advantest 與 FormFactor 合作，Teradyne 則於 2025 年收購 Quantifi Photonics，並與 ficonTEC 合作。同時，台灣廠商也積極地驗證相關產品。