51.2T / 102.4T 交换
面向超大交换容量的下一代交换芯片平台，CPO 方案对功耗与带宽密度极为敏感。
CPO 时代玻璃衬底的机会
产业观察 · 2026-10-05 · 约 8 分钟
背景与要点
AI 集群的规模每翻一倍，机柜间的互连功耗就吃掉更多算力预算。可插拔光模块的 SerDes 功耗已接近物理极限，产业共识是把光引擎从面板上「搬进」交换机封装里——这就是 CPO（Co-Packaged Optics，光电共封装）。CPO 不只是光模块的形态变化，它对封装衬底提出了一组全新的要求，而玻璃恰好是答得最好的材料。技术背景见 CPO / 硅光专题页。
把光引擎搬进交换机封装，玻璃凭高频、光学与大尺寸的综合平衡成为理想载体
核心结论：硅赢在线宽，有机赢在成本，玻璃赢在高频、光学与大尺寸的综合平衡——而这三点恰好是 CPO 的全部痛点。
SCENARIOS
应用场景
CPO 生态中，玻璃衬底的主要落地方向。
光引擎与 ASIC 耦合
玻璃表面平整、可做对准标记，承接光引擎与交换 ASIC 之间的耦合与布线。
光窗与光波导集成
可在玻璃上做光窗、光波导耦合结构与对准标记，实现电光共集成。
高频 SerDes 走线
112G/224G SerDes 信号走线，介电损耗直接决定信号完整性预算。
面板级光电封装
玻璃支持面板级加工，满足交换 ASIC + 多光引擎的大尺寸封装需求。
硅光验证
国内硅光芯片厂与设备厂需要大量玻璃样品做耦合结构与可靠性验证，小批量多批次是常态。
技术要点
CPO 对衬底提出了什么新要求
- 高频低损耗：112G/224G SerDes 信号在衬底走线上传输，介电损耗直接决定信号完整性预算；
- 光电混合集成：同一衬底上要同时承载电芯片（ASIC/EIC）、光芯片（PIC）以及光纤耦合结构，材料必须「光电两相宜」；
- 大尺寸与高平整度：交换 ASIC + 多光引擎的封装面积远超单芯片，衬底翘曲必须控制在微米级才能保证耦合对准；
- 垂直互连密度：光引擎与 ASIC 之间需要高密度的垂直供电与信号通道，TGV/TSV 的密度与良率是硬指标。
同一块玻璃上可用铜填充 TGV 走电、用飞秒激光直写光波导走光
电光共集成：一块玻璃上走电也走光
同一块玻璃上可以同时做两件事：用铜填充的 TGV 走电，用飞秒激光在熔融石英内直写光波导走光——这种电光共集成能力是硅与有机材料难以同时提供的。
为什么玻璃是 CPO 的理想衬底
玻璃在高频信号完整性、光电混合集成、热膨胀匹配、大尺寸封装与垂直互连五个维度上都有对应优势，具体对比如下表。
产业进展与国内机会
海外头部交换芯片厂商已在最新一代平台中导入 CPO 方案，玻璃基板路线由多家封装与载板大厂并行推进，预计随 51.2T/102.4T 交换芯片进入放量期。对国内供应链而言，机会集中在：
- 玻璃衬底材料：低损耗配方玻璃的可控供应是整条链的起点，晶圆级与面板级两种形态都有需求；
- TGV 打孔与金属化：激光改质 + 湿法刻蚀成孔、PVD 种子层 + 电镀填铜是当前主流工艺路线，工艺窗口仍在快速收敛，早验证者早占位；
- 光电封装验证：国内硅光芯片厂与设备厂需要大量玻璃样品做耦合结构与可靠性验证，小批量多批次是常态。
为什么玻璃在光电共集成里不可替代
玻璃不只是「绝缘的转接板」。在 CPO 场景里，同一块玻璃上可以同时做两件事：用铜填充的 TGV 走电，用飞秒激光在熔融石英内直写光波导走光。这种「电光共集成」能力，是硅（不透光）与有机材料（光学稳定性差、损耗高）都难以同时提供的。再加上玻璃表面天然平整、可做光窗与对准标记，它天然适合承接光引擎与交换 ASIC 之间的耦合与布线。
CPO 想解决的核心问题
把光引擎搬进交换机封装，本质是为了同时缓解三个瓶颈：
- 功耗：去掉面板到芯片的长电走线，高速电 I/O 功耗显著下降，公开数据给出的量级是降低 30–50%，能效可向 < 1 pJ/bit 演进；
- 带宽密度：互连密度从传统可插拔方案提升到 Tbps/mm 级别，支撑 51.2T 及以上交换容量；
- 信号完整性：缩短电通道、把光转换前移，减少高速 SerDes 的损耗与均衡负担。
把您的光引擎尺寸、I/O 密度与耦合方案发给 我们的工程师，先拿样品跑验证，再谈量产框架。
SPECIFICATIONS
参数规格
玻璃衬底匹配 CPO 需求的对照、我们可供应的形态，以及 CPO 用到的关键衬底材料。
| CPO 需求 | 玻璃衬底的匹配点 | 对比硅 / 有机 |
|---|---|---|
| 高频信号完整性 | 绝缘体，介电损耗 Df 低至 0.002–0.005 量级 | 优于硅（有衬底损耗）与多数有机介质 |
| 光电混合集成 | 光学透明，可做光窗、光波导耦合结构与对准标记 | 硅不透光，有机材料光学稳定性差 |
| 热膨胀匹配 | CTE 3–10 ppm/K 可调，同时贴近硅芯片与 PCB | 有机载板 CTE 高达 12–18 ppm/K，翘曲风险大 |
| 大尺寸封装 | 面板级加工，510×515mm 以上无需拼接，表面平整度好 | 硅转接板受曝光场尺寸限制，拼接成本高 |
| 垂直互连 | TGV 孔径 20–100μm，可双面金属化布线 | TSV 密度更高但成本贵；有机层间孔密度有限 |
| 形态 | 规格范围 | 配套工艺 |
|---|---|---|
| 晶圆级玻璃衬底 | 4/6/8/12 英寸，厚度 0.3–1.1mm，硼硅 / 无碱玻璃 | TGV 打孔、单/双面金属化、RDL 加工 |
| 面板级玻璃 | 按需切割尺寸，支持方形面板样品 | 激光打孔阵列、种子层沉积 |
| 光学级玻璃 | 高透过率配方，表面粗糙度 Ra < 1nm（抛光面） | 光学镀膜（AR/滤光）、精密切割 |
| 验证耗材 | 玻璃 Dummy、对准标记片 | 检测与 CoC 报告 |
| 材料 / 衬底 | 在 CPO 中的作用 | 典型规格 |
|---|---|---|
| SiPh 级 SOI | 光波导、调制器、探测器集成平台 | 埋氧层（BOX）0.5–3μm，表面粗糙度 < 0.2nm RMS |
| InP 外延片 | 激光器、光电探测器、光放大器（O / C 波段） | 外延层组分精确控制 |
| 薄膜铌酸锂（TFLN） | 高速电光调制 | 带宽可超 100GHz，薄膜厚度 300nm–1μm |
| 玻璃（TGV / 光波导） | 低损耗电互连 + 光电共集成载体 | tan δ < 0.005，可写光波导与光窗 |
现货规格与定制参数见 玻璃衬底产品页。
EQUIPMENT
涉及设备与工艺
CPO 玻璃衬底与光电共集成涉及的主要设备与工艺类别。
| 设备 / 工艺类别 | 典型配置 | 用途 |
|---|---|---|
| 激光打孔设备 | 超快激光改质 + 湿法刻蚀线 | TGV 成孔与面板打孔阵列 |
| 金属化设备 | PVD 种子层 + 电镀填铜线 | TGV 通孔金属化与双面布线 |
| 光波导直写设备 | 飞秒激光直写系统 | 在玻璃内直写光波导 |
| 光学镀膜设备 | AR / 滤光镀膜机 | 光学级玻璃镀膜 |
| 光刻设备 | 接触 / 接近式光刻机 | RDL 与对准标记图形化 |
| 检测设备 | 光学耦合测试、SEM、翘曲量测 | 耦合对准与平整度验证 |
CASE STUDY
实际案例
以下案例均已匿名化处理，仅保留合作模式与可分享的结果。
某硅光团队：玻璃光学级样品供样
客户需要高透过率光学级玻璃做光耦合结构验证，我们提供光学级玻璃样品并随批附表面粗糙度与平整度数据。
结果：样品满足耦合验证要求，转入下一轮小批量试制。
某封装团队：面板级玻璃打孔与金属化
客户评估大尺寸光电封装路线，需要方形面板玻璃的打孔阵列与种子层沉积，我们按需提供样品与工艺评估。
结果：完成面板级工艺可行性验证，为后续放量提供依据。
结论
CPO 把光引擎搬进封装，对衬底的高频、光学与大尺寸能力同时提出了要求，而玻璃恰好是这三点的综合解。国内机会集中在低损耗玻璃材料、TGV 打孔金属化与光电封装验证三个环节——工艺窗口仍在收敛，早验证者早占位。选型窗口正在打开，先拿样品跑验证，再谈量产框架，是当前最稳妥的路径。
延伸阅读：TGV 玻璃通孔技术解析 ｜ CPO / 硅光专题页
FAQ
常见问题
CPO 会完全取代可插拔光模块吗？
短期不会，两者会在不同场景并存。对功耗与带宽密度极其敏感的 51.2T 及以上交换场景更适合 CPO，而标准化、可维护性优先的场合仍会用可插拔模块。
玻璃衬底做 CPO，最难的是哪一步？
难点在 TGV 金属化的良率与一致性，尤其是深孔内的种子层覆盖与铜填充空洞控制；此外还有玻璃与硅 / PCB 的热膨胀匹配和长期可靠性验证。
要做 CPO 验证，需要准备什么？
建议准备光引擎尺寸、I/O 密度与耦合方案三类信息。晶圆级与面板级玻璃均可供样，可先拿样品跑光电耦合与可靠性验证，再谈量产框架。
玻璃在 CPO 里到底起什么作用？
玻璃既能用铜填充 TGV 走电，又能用飞秒激光直写光波导走光，还能做光窗与对准标记，是承接光引擎与 ASIC 耦合的电光共集成载体。
玻璃衬底的介电损耗能做到多低？
低损耗配方玻璃的介电损耗 Df 可低至 0.002–0.005 量级，绝缘体特性使其在高频下优于硅衬底与多数有机介质。
玻璃的热膨胀能同时匹配硅和 PCB 吗？
可以。通过配方调整，玻璃的 CTE 可设计在 3–10 ppm/K 之间，既能贴近硅芯片，也能匹配有机基板，有助于降低封装翘曲风险。
CPO 用玻璃能做到多大的封装尺寸？
玻璃支持面板级加工，510×515mm 以上无需拼接，表面平整度好，适合交换 ASIC 加多光引擎的大尺寸光电封装需求。
光电共封装能省多少功耗？
去掉面板到芯片的长电走线后，高速电 I/O 功耗显著下降，公开数据给出的量级是降低 30–50%，能效可向小于 1 pJ/bit 演进。
CPO 需要哪些衬底材料配套？
主要涉及 SiPh 级 SOI、InP 外延片、薄膜铌酸锂（TFLN）以及玻璃（TGV / 光波导）四类，分别对应光波导平台、光源与探测、调制以及电互连载体。
光学级玻璃能做光波导和镀膜吗？
可以。光学级玻璃支持飞秒激光直写光波导、光学镀膜（AR / 滤光）与精密切割，抛光面粗糙度 Ra 可低于 1nm。
需要 CPO 用玻璃衬底样品？
晶圆级 / 面板级均可供样，TGV 金属化工艺配套，工程师 24h 响应。