SEMICON2025_Silicon Photonics Summit_SENKO

前言

隨著 AI 計算需求持續增加，矽光子（Silicon Photonics）與光電共封裝（CPO, Co-Packaged Optics） 成為資料中心與 AI 基礎設施的關鍵技術。雖然產業普遍認同矽光子與 CPO 的優勢，但在實際落地過程中，仍有許多細節挑戰需要解決，其中最重要的一環就是 光纖與晶片之間的連接方式。

在 SEMICON 2025 矽光子高峰會上，SENKO 聚焦於 可拆卸式光纖連接器（Detachable Fiber-to-Chip Connector），並提出了其專利的 Seat 技術，以解決 對準精度、可重複性、可靠性與測試成本 等挑戰。

內容

1. 為什麼需要可拆卸式連接？

• AI 時代的頻寬需求：CPO 能提供功耗與成本優勢，預計在 2026–2027 年間進入實際部署。

• 挑戰：矽光子模組不僅需要晶片級光學耦合，還涉及 前面板、ELFSP、背板 等完整系統連接。

• 解法：可拆卸式連接器能降低封裝與測試難度，支援大規模量產。

2. 可拆卸式連接的核心挑戰

SENKO 指出，要讓可拆卸光纖-晶片連接真正可行，需要克服四大問題：

1. 光路建立：確保光纖與晶片間的低損耗傳輸。

2. 精密對準（Precision Alignment）：每次插拔後仍需維持次微米級對準精度。

3. 機械結構（Mechanical Design）：連接器需兼顧鎖定機構與耐用性。

4. 製程相容性（Process Compatibility）：能支援 晶圓級測試（Wafer-level Testing） 與被動對準（Passive Alignment），降低測試與封裝成本。

3. SENKO 的技術解法

1. 光學設計：擴束技術（Expanded Beam）

   • 若直接以 9 µm 核心對準光纖，需要 ±1 µm 的超高精度，幾乎不可能在可拆卸方案中量產。

   • SENKO 採用 光束擴展至 40–45 µm 的方式，將對準公差放寬至 ±5–7 µm，提升容錯性。

2. 金屬光學結構（Metallic Mirror Integration）

   • 在金屬中直接嵌入球面或凹面反射鏡，重塑光束以降低損耗。

   • 可支援 20–36 通道 的高密度設計，並正開發更多光纖數的版本。

3. Seat 技術（Elastic Averaging Seat）

   • SENKO 的專利設計，將對準機制內建於連接器與晶片端的「座（Seat）」結構。

   • 特色：

     • 插拔重複性（Repeatability）：僅 0.06–0.07 dB，優於 MPO 連接器。

     • 互換性（Interchangeability）：僅 0.09 dB，可支援不同模組與連接器間切換。

   • 支援 被動式對準，不需每次進行昂貴的主動對準（Active Alignment）。

4. 應用案例

   • 與 Marvell 合作展示 XPU 模組。

   • 加入 NVIDIA 光子生態系，支援 GPU 網路架構。

   • 開發 單一連接器可支援 300+ 光纖 的多晶片模組解決方案。

4. 製程與測試優勢

• 晶圓級測試：Seat 技術能在晶圓階段就安裝 receptacle，並透過被動光學測試進行驗證。

• 封裝相容性：材料選用與熱膨脹係數匹配（CTE Match to Silicon），可支援迴焊製程。

• 降低成本：免去昂貴的逐顆主動對準，大幅降低大規模生產的測試成本。

總結

SENKO 在 SEMICON 2025 的演講中，提出了針對 光纖-晶片連接挑戰 的完整解決方案：

• 以 擴束技術 放寬對準公差。

• 以 金屬鏡結構 提升光路設計自由度。

• 以 Seat 技術 實現高重複性、互換性與晶圓級測試能力。

這些技術不僅讓 CPO 更容易進入 量產化階段（2026–2027），也將成為 AI 資料中心光學模組大規模部署的關鍵基礎。