共封装光学(CPO)通常被看作是一个距离问题:把光引擎移到交换ASIC或XPU 附近,缩短电气路径,降低SerDes功耗,提高带宽密度。这个技术方向切实可行。光学功能也正逐步向计算芯片靠拢。
但缩短距离并不能消除物理层面的难题。物理瓶颈极少会彻底消失,只会在系统中转移位置。
随着电气信号传输距离变短,封装需要承担更多功能:基板构型、电子芯片/光子芯片(EIC/PIC)集成、光学对准、热与机械稳定性、制造、测试以及可靠性。 由此引出一个更宏大的问题:需要何种物理平台,才能让种类日益丰富的光电功能器件在超大计算芯片周边共存?玻璃,正成为这一问题的一种答案。

玻璃的价值,远不止替代有机基板或是取代硅中介层。玻璃最终有望成为面向计算芯片、可扩展的电子与光子功能异构集成平台。这一潜力让其引起业界更多的关注。
CPO开始对基板提出新挑战如今,先进AI封装已经整合了截然不同的多种物理系统。大型计算ASIC需要海量电气互连与供电能力。高带宽内存(HBM)带来更高密度、热交互、封装尺寸以及机械层面的复杂度。光引擎则引入EIC/PIC集成、光耦合、光纤贴装,以及要求极高的几何匹配关系。基板则承载着以上所有器件。
发展到某个阶段,基板不再只是承载架构的载体,它会反过来决定哪种架构在物理上具备可实现性。未来,封装不再仅仅支撑系统,它将定义系统能够实现的形态。CPO进一步放大了这一理念。
如果封装决定计算、内存、电气互连、光学、供电、散热、制造与测试能否共存,那么封装下方的基板就具备越来越重要的战略地位。问题不再仅仅是该选用哪款光引擎,而是需要怎样的集成平台,才能支撑下一代围绕计算芯片的光电功能?
玻璃为何具备吸引力玻璃拥有多项适配该场景的特性。首先,玻璃具备优异的尺寸稳定性;其次,它可支持低损耗高频电气布线;此外,玻璃的光滑表面能够实现更精细的重分布线路;最后,玻璃具备可定制设计的热膨胀系数。
传统硅中介层受晶圆尺寸与成本限制,而玻璃可以实现更大的集成面积。当光学集成进入封装内部时,这些特性的价值尤为突出。
光学系统对几何精度高度敏感。电气布线可以容忍一定误差,但光接口往往不行。 光纤贴装、耦合器、光波导、光子芯片摆放以及光学对准,都会随着集成密度提升而变得愈发敏感。这意味着,尺寸稳定性不只是一项机械属性,更是一种架构能力。
基板或将成为光学系统的组成部分这正是玻璃方案的亮点所在,它并非简单的材料替换。目前,业界普遍把封装基板看作器件下方的电气载体。未来的玻璃结构则有望同时承载电气与光学功能: 横向布设电气重分布线路;玻璃通孔(TGV)实现垂直互连;光学结构甚至可以直接集成在基板本身。
由此衍生出一个更重要的可能性:CPO基板未来将同时参与电气集成与光学集成。 基板不再只是把光引擎连接至ASIC,它将成为一套物理载体,实现多种光电功能的集成。基板在架构中的角色也就此发生改变。
不能只局限于单一光引擎当前,大部分关于CPO的讨论,仍停留在一个相对简单的设想:一颗大型交换ASIC,周围排布若干光引擎,二者之间采用极短电气互连。这是一套重要架构,但未必是最终形态。
随着带宽密度持续提升,光学功能会趋向分布式部署。未来系统或许不再采用少数几颗大型光引擎,而是在计算芯片周边布置大量小型电子与光子功能单元。 这带来了全新的扩展难题。业界的关注点不再仅仅是封装单个光引擎,而是打造一套平台,能够同时支撑大量光电功能器件。玻璃在这一方向也极具潜力。
成熟的玻璃平台有望提供:大尺寸集成区域、精细电气重分布线路、稳定几何形态、垂直互连能力,以及未来可实现的光布线。其价值远不止替换基板材料,玻璃有望成为一块集成平面。
光学器件本身不等于最终产品还有一个关键认知需要厘清:光学功能单元不等于最终产品。光子芯片(PIC)可以实现优异光学性能;光引擎可以实现超高带宽;玻璃基板可以实现低电气损耗与良好尺寸稳定性。但以上任何单项验证,都不足以形成可规模化量产的产品。
整套系统必须经受装配、制造偏差、温度循环、机械应力、光学对准、电气接口、测试、认证以及良率考验。因此玻璃技术的未来,并不单纯由材料属性决定, 而是取决于这些材料特性能否转化为一套可稳定重复生产的制造平台。
玻璃通孔(TGV)是核心门槛实现这一转型,玻璃通孔(TGV)是最关键技术之一。原理上,TGV并不复杂:在玻璃上制作垂直通孔,在孔内实现电气连通。但在先进封装规模下实现可靠量产,难度极高。
挑战包括通孔构型、玻璃损伤、金属化、铜填充、界面附着力、残余应力、开裂以及长期可靠性。随着特征尺寸缩小、通孔数量增多,上述问题会愈发严峻。
评估玻璃方案不能只查阅材料参数表。真正的核心问题在于,行业能否把以下技术组合打磨成熟:玻璃加工+TGV+精细重分布层+装配工艺+可靠性保障,形成一套可稳定量产的制造生态。这才是真正的技术跃迁。
玻璃并非天然的散热解决方案这里还需纠正一个常见误区:玻璃被默认为优秀的导热材料。事实并非如此。玻璃本身不具备高导热专用材料的均热能力。
玻璃的优势体现在电气特性、尺寸稳定性、大面积扩展以及异构集成方面。散热通路仍然需要在整套封装中专门设计。这一点十分关键,因为不断增大的AI封装不能将热设计当作次要问题。基板可以支撑整套架构,但不必作为主要散热通道。
生态比样品演示更加重要一次成功的样品演示,无法直接催生产业平台,完整生态才可以。基于玻璃的集成技术,需要配套材料、工艺设备、TGV产线、精细线路重分布、装配方案、已知合格裸芯(KGD)策略、检测手段、认证规范以及多家制造供应商。这套生态体系需要漫长时间成熟。
半导体行业反复印证同一个规律: 首次样品验证可行性;量产验证工艺重复性;产业生态决定规模化能力。因此最重要的里程碑,未必是第一块惊艳的玻璃封装样品,而是设计师可以直接选用玻璃作为集成平台,无需把每个项目都当作定制科研项目。到那时,这项技术才算真正融入芯片架构。
瓶颈会发生转移回到CPO本身。CPO诞生的初衷,是高速电互连功耗越来越高、扩展难度持续上升。将光电转换单元靠近计算芯片,虽缓解了一部分问题,但物理瓶颈极少消失,只会在系统内部转移位置。
电气传输距离变短→光学对准的要求更高;光学集成更紧密→器件承受的热载荷更大;异构结构尺寸更大→机械敏感度提升;集成架构更复杂→装配、测试、可靠性与制造一致性变得更加关键。瓶颈发生了转移。
所以不能简单将CPO理解为光引擎问题,它正在演变为集成平台问题。
从基板到集成平面关于玻璃,最值得探讨的问题或许不是:玻璃能不能替代有机基板,而是玻璃能不能替代硅中介层?
更具深远意义的问题是:玻璃能否成为一套可扩展物理集成平面,承载计算芯片周边大量电子与光子功能?
如果TGV、精细重分布、光学集成、装配工艺以及配套制造生态足够成熟,答案或许是肯定的。一旦实现,基板本身的角色将被重塑,成为架构的一部分。
由此引出核心观点:重大创新未必只是性能更强的光引擎,而可能是承载众多光引擎的集成平台。
CPO起步于将光学器件靠近计算芯片。它的下一阶段,是搭建物理平台,实现大规模条件下大量光电功能单元围绕计算芯片共存。玻璃或将成为实现这一目标的核心技术之一。
倘若成真,CPO的未来将不再局限于光学器件封装,它将定义下一代异构计算系统赖以搭建的物理平台。







