CPO量產的真正瓶頸：不是制造，而是測試

當AI數據中心的算力擴張推動CPO走向量產，一個被忽視的環節正成為整條產業鏈的瓶頸所在——測試。

隨著AI數據中心規模持續擴張，傳統銅互連已逼近物理極限，共封裝光學（CPO）被業界視為下一代AI基礎設施的關鍵互連方案之一。臺積電的COUPE平臺預計2026年進入量產，CPO正從實驗室走向商業化。

然而，CPO的檢測與測試環節仍是一道難以逾越的門檻。行業目前缺乏統一標準，流程高度依賴人工，這使得測試成為制約CPO芯片大規模量產的主要瓶頸之一。TrendForce近日發布的研究對這一問題進行了系統梳理。

為什么CPO測試這么難？

理解這個問題，先要理解CPO的結構。

CPO將光學組件集成進光子集成電路（PIC），再與電子集成電路（EIC）共封裝在一顆芯片內，用光路替代電路，從而降低功耗和延遲。PIC與EIC鍵合后的組件稱為光學引擎（OE）。

傳統EIC測試是純電學測試，而PIC內部包含耦合器、調制器、光電探測器、光學濾波器、光波導等大量光學組件。測試一個OE，需要同時具備電學、光學和光電交互三方面的專業能力，復雜度遠超傳統芯片測試。

PIC測試需要測量插入損耗（IL）、偏振相關損耗（PDL）、響應度、波導傳播損耗、光學串擾等參數，而這些參數目前沒有統一的測試標準。

還有一個更具體的物理難題：光學探針的精準對準。

將外部光從光纖導入OE光波導的過程叫做光耦合。單模光纖纖芯截面積約為78.5平方微米，而光波導截面積僅約0.099平方微米——兩者相差近800倍。沒有納米級的對準精度，耦合損耗將極為巨大。

這意味著，光纖陣列必須在距晶圓或芯片表面保持精確間距的同時，對耦合器角度進行微調，以最大化光功率傳輸，再依次掃描不同波長范圍。這套操作目前仍依賴人工完成。

結果是：單顆PIC芯片的100%檢測，平均耗時超過100秒。這是CPO芯片量產的核心卡點之一。

“EIC測試與PIC測試對比表”——對比測試原理、對準精度、行業成熟度、主要探針卡廠商四個維度，圖源：TrendForce，下同

四個測試階段，最關鍵的是哪一步？

一顆CPO芯片從晶圓到系統，需要經歷四個測試階段：

第一階段：PIC晶圓級測試（OWAT）——直流電學與光學基礎測試，包括光功率、損耗、暗電流等基本光學參數測量。

第二階段：EIC-PIC晶圓級測試——調制功能測試（電光、光電、光光），高速測試及S參數測量。

第三階段：OE級測試——全流程校準、直流測試、高速測試、光學回路測試及S參數測量。這是確認"已知良好光學引擎"（KGOE）的關鍵階段。

第四階段：先進封裝模塊級測試——全系統功能驗證與光學回路測試。

四個階段中，第一階段PIC晶圓級測試最為關鍵。

邏輯很直接：PIC通常采用成熟制程制造，而EIC則使用先進制程，成本高昂。如果能在PIC與EIC鍵合之前，就在晶圓階段篩出缺陷品，就能避免將昂貴的EIC浪費在有問題的PIC上，大幅降低后續工序的損耗。

這就像流水線上的質檢——越早發現問題，損失越小。

"CPO制造流程與測試階段示意圖"——從晶圓驗收測試到系統級測試的完整流程圖

設備商格局：巨頭補課，新玩家入場

CPO測試設備市場正在加速成形，傳統ATE（自動測試設備）巨頭與光學測試專業廠商之間的整合是主線。

Advantest與FormFactor

傳統EIC測試市場由日本Advantest和美國Teradyne主導。CPO測試要求同時具備EIC和PIC測試能力，兩家巨頭均選擇與光學探針專業廠商合作來補齊短板。

Advantest的路徑是與FormFactor合作。2024年6月，Advantest聯合Jenoptik和Ayar Labs推出UFO探針卡，將電學和光學探針集成在同一張卡上，實現電光同步測試。其核心創新是對準容差補償技術——通過對光學探針輸出光束進行特殊整形，即使探針定位存在輕微誤差，光信號仍能進入PIC耦合器，大幅縮短對準時間。

2025年4月，Advantest與FormFactor進一步推出V93000-Triton光子測試系統，配備9軸光子對準功能和FormFactor的OptoVue Pro光學對準系統。其CalVue技術通過獨特設計的逆向反射鏡觀測光纖陣列，結合自動機器視覺算法實時校準Z軸位移和光學定位，進一步壓縮光纖對準時間。

Teradyne與ficonTEC

Teradyne則通過收購和合作雙管齊下。2025年，Teradyne收購了Quantifi Photonics，并與德國ficonTEC（現為中國Robo Technik旗下子公司）合作。

2025年3月，雙方聯合推出業界首款高產量300毫米雙面晶圓探針測試系統。ficonTEC提供WLT-D2雙面晶圓測試平臺，具備50納米范圍的精密對準能力，可同時在晶圓頂面進行電學測試、底面進行光學測試，提升測試效率。Teradyne則提供UltraFLEXplus ATE和IG-XL系統軟件。

后續推出的DLT-D1是雙面芯片級測試系統，最多可同時連接三個并行測試頭，提升吞吐量、降低測試成本。至此，ficonTEC形成了從晶圓級到芯片級的完整CPO測試產品線。

Keysight

Keysight是測量儀器領域的全球領導者，同樣提供完整的PIC晶圓測試方案，并與FormFactor集成，兼容FormFactor的Velox探針控制軟件。

Keysight的N778x系列偏振合成器可在不同偏振態（SOP）之間快速切換，配合N7700100C偏振Lambda掃描軟件，通過矩陣方法推導IL、PDL、TE/TM IL等參數。這套方案無需偏振保持光纖，也無需在多個波長點手動預校正偏振，大幅提升測試效率。其SOP穩定技術還能將輸入光的偏振態鎖定在特定點，確保整個波長掃描過程中光耦合的穩定性。

Chroma

Chroma是系統級測試（SLT）設備的全球領導者。其光電二極管老化與可靠性測試系統Model 58604/58604-C/58606系列，專為3D傳感器件、激光器、光電探測器、調制器等PIC組件的可靠性測試而設計。Model 58606每模塊層提供256個SMU通道，最多可配置7層，合計1792個通道。Chroma已宣布將利用其在SLT階段的光學測試專長，投入CPO測試設備的研發。

Enlitech

2025年9月，Enlitech與iST合作推出Night Jar硅光芯片測試平臺。這是一套附加式高光譜成像分析系統，可直接安裝在任意品牌探針臺上，適用于WAT、CP、FT等各測試階段。

Night Jar解決的是一個長期存在的行業痛點：此前，光波導中的漏光位置只能通過反射光粗略估計，只能獲得總體或平均光損耗值。Night Jar能夠精確定位漏光位置，并測量特定波導段或光學組件的量化IL值，支持晶圓級光損耗映射，幫助研發人員更快速準確地識別缺陷，最終提升生產良率。

"CPO測試設備供應鏈全景表"——涵蓋光學探針、計量儀器與系統、自動測試設備三大類別的供應商分布圖

市場機會窗口正在打開

芯片設計日趨復雜，SoC測試難度持續上升，單顆芯片所需的測試站數量和總測試時間不斷增加，測試設備在半導體設備資本開支中的占比隨之提升。隨著CPO芯片被納入產品組合，這一占比預計將進一步走高。

CPO測試設備市場正在成形。從設備商格局來看，傳統自動測試設備巨頭Advantest和Teradyne正通過并購與合作快速補齊光學能力，Keysight、Chroma、Enlitech等則在各自細分領域占據位置。整個供應鏈從光學探針、計量儀器到自動測試設備，正在圍繞CPO測試需求重新組織。