文 | 半导体产业纵横
2021 年，台积电在 Hot Chips 上发布了最新的 3D 封装技术路线图，里面涉及了一个硅光封装 COUPE。
这一年行业最热的话题是 3nm、2nm，硅光封装只是小小一点。但台积电看到的是另一个问题：当 AI 训练集群的 GPU 从几十块跳到万卡级别，数据在芯片之间跑来跑去的代价，开始变得让人难以忽视。
五年后，故事翻转了。台积电宣布硅光整合平台 COUPE 于 2026 年进入量产。英伟达、博通的订单已经砸下去了，三星在追赶。今年，台积电副共同营运长张晓强在技术论坛上说了句话：一定要记住 COUPE。
01 一个被忽视的瓶颈
过去几十年，数据中心内部 GPU 和交换机的通信靠的是可插拔光模块，可以理解为一个可以拔插的盒子，把电信号变成光信号发出去，对方再把光信号变回电信号。这套架构的好处是：简单、好用、出问题换掉就好。
但是 AI 的疯狂，再次刷新了需求。当单次训练任务的 GPU 数量从几十跳到数万，当传输速率从 400G 涨到 800G、1.6T，信号在电→光→电之间来回折腾的代价开始失控。传统 DSP 可插拔方案处理 1.6T 信号，功耗在 30 瓦量级。在先进制程竞赛中，这个功耗数字听起来不算什么，但放在数万 GPU 同时跑的大模型训练里，光是光模块的能耗就能吃掉的整台服务器的电力配额。更关键的是，FEC 纠错需要额外的处理时间，在大模型分布式训练的场景下，这些零碎加起来，足以让相当一部分 GPU 在等数据。
铜能救场吗？短距离可以，但是一旦跨机架、跨节点，信号衰减和延迟就扛不住了。业界需要新的方案。
业内选择了光互连，用光代替电来传数据，功耗更低、延迟更短、带宽密度更高。但问题在于，怎么把光学器件和电学芯片高效地集成在一起？传统做法是分立设计、光模块单独封装，但这种方式在 AI 场景下显得太松散，信号路径太长，损耗太大。
CPO，共封装光学，就是来解决这个问题的：把光学引擎直接塞进芯片封装里，让光信号在最靠近处理器的地方产生。
想法不复杂。实现起来，是另一回事。
02 COUPE 是什么？
硅光子不是什么新鲜事。2000 年代初就有人在研究了。优势明确：跟 CMOS 工艺兼容，成本可控，可大规模集成。但难题同样明确：光学器件和电学芯片怎么高密度地捏在一起？光学耦合怎么搞？封装精度怎么保证？测试怎么搞？这些问题不解决，硅光子就无法大规模量产。
台积电给出的思路是：既然硅光子自己搞不定，那就让它跟台积电最强的封装能力绑在一起。CoWoS、SoIC，这两把刀在 AI 圈已经是响当当的了。
进入 2024 年，COUPE 进入密集验证阶段。IEDM 大会上，台积电公布了更多细节：单模硅波导损耗 0.67dB/cm，氮化硅波导低至 0.21dB/cm，Ge 探测器响应率接近 1A/W，200Gbps 微环调制器的误码率不到一亿分之一。也就是说，COUPE 不但能干活，而且干的好。
不过，能把复杂的事情变得简单，才有资格收溢价。真正让 COUPE 从技术变成生意的是台积电的改变。
台积电的打法不同，它不只造芯片，还包圆了整个封装流程。从硅光子晶圆制造，到电子芯片和光子芯片的键合，再到光学封装，全部在台积电的产线里完成。客户只需要把需求提了，剩下的一站式搞定。
这个差异最终决定了客户的流向。2025 年，英伟达和博通开始把部分产品从 GlobalFoundries 迁移到台积电 COUPE 平台。更关键的是，当英伟达决定用 6nm 先进逻辑节点做电子控制芯片时，只有台积电能同时搞定先进制程和混合键合封装，其他家要么工艺领先但封装跟不上，要么封装可以但先进节点没有。
绕了一圈，CoWoS 成了入场券，而台积电独发。
03 COUPE 量产，产业链变局
COUPE 量产的影响，远不止台积电自己。目前，供应链价值正在从传统光模块厂商向半导体与先进封装环节转移。
激光器将从配套零件变成核心资产。传统可插拔光模块用的是 EML 激光器，调制器是集成在里面的。但 CPO 需要外部连续波激光器，一个持续发光、功率高达数百毫瓦的激光光源，通过分束器同时给多个光子通道供光。技术门槛完全不在一个量级。同时，这类激光器的核心材料是磷化铟（InP），全球供应偏偏偏紧。需求在涨（光通信市场扩张、CPO 新增需求、出口限制），产能却跟不上。
结果是，激光器厂商从幕后走到了聚光灯下。Coherent 认为，InP（磷化铟）的供需失衡至少将持续整个 2026 和 2027 年。Coherent 正全力推进 6 英寸 InP 晶圆的量产爬坡。Lumentum 预计到 2026 财年底，EML 产能将较 2025 年增长超 50%，因此公司已推进约 40% 的磷化铟 ( InP ) 扩产计划。2026 年 3 月，英伟达直接砸了 40 亿美元（各 20 亿）投资 Lumentum 和 Coherent，锁定多年采购承诺。
测试设备厂商也是赢家。CPO 的制造复杂度远超传统光模块。从光子晶圆测试、芯片键合、光引擎装配到整机测试，每个环节都需要微米级精度的专用设备。联讯仪器、Chroma、ficonTEC 在 CPO 量产链路上不可或缺。Yole 预测，CPO 市场将从 2024 年的 4600 万美元飙升至 2030 年的 81 亿美元，这意味着，测试设备的订单高峰还在后面。
FAU 厂商也将受益。光纤阵列单元（FAU）是把芯片产生的光信号耦合进光纤的关键组件。在 CPO 架构下，FAU 需要更高的耦合精度和更复杂的封装集成。在 CPO 场景下，单个 FAU 的价值量将显著提升。天孚通信等国内 FAU 厂商凭借精密加工能力，正成为 CPO 产业链中不可或缺的一环。
传统光模块厂商会受到一定的冲击。中际旭创和新易盛是这场变局中最典型的案例。这两家全球光模块龙头，2025 年业绩都在高速增长（中际旭创净利润同比增长 109%，新易盛同比增长 235%）。可插拔时代，光模块厂商是方案的集成商，掌握着光电转换的核心环节。但到了 CPO 时代，光引擎和 XPU/ 交换机芯片被共封装在一起，方案集成商的位置被半导体厂商（英伟达、博通）和 OSAT 接手，传统光模块厂商能做的只剩下光引擎制造和外部光源组件。
不过，中际旭创早已官宣光引擎实现自研自产，新易盛也在 2026 年 3 月表态手握光引擎技术。它们的策略是：既然你不需要 " 外挂 " 的模块，那我就把核心的 " 光引擎 " 做好了卖给你。从 " 卖模块 " 到 " 卖光引擎 "，这是头部厂商的主动转型。
04 竞赛才刚起步
2026 年，Scale-out CPO（机架间互联）交换机开始量产出货，这是当前的主战场。但真正的挑战是 2027 年 -2028 年时，Scale-up CPO（机架内 GPU 互联）方案。Scale-up CPO 意味着光互连要进到机架内部，直接和 GPU 封装在一起。这个场景对技术的要求更高，对供应链的控制也更严。
台积电并非这一赛道的唯一玩家。
每当台积电宣布什么大动作时，另一位韩国友商也会迅速跟进。对，说的是三星。今年 3 月，三星电子正式宣布进军光通信市场。三星电子路线图显示，将于 2027 年实现基于 TC（热压）键合的光引擎，2028 年实现混合键合过渡，2029 年开始提供 " 交钥匙 "CPO 服务，即一站式、全流程的 CPO 代工总包。
目前，Tower Semiconductor的硅光子收入还在持续增长。从 2024 年约 1.06 亿美元增长到 2025 年约 2.28 亿美元，并计划将产能扩大 5 倍以上。今年已经与最大硅光子客户签署总额 13 亿美元的 2027 年供货合同，并已收到 2.9 亿美元预付款用于产能预留。公司还披露，客户已就 2028 年承诺更大规模的晶圆订单，相关追加预付款将于 2027 年 1 月前到位。
同时业内也有很多后起之秀，Ayar Labs、Lightmatter、Celestial AI，这波企业走的更激进，直接把光子塞进 XPU 封装里，瞄准 2028 年以后的下一代市场。Marvell宣布用 32.5 亿美元收购 Celestial AI，就是希望早早占位。
05 结语
台积电正在打造完整的 " 三层蛋糕 "AI 平台架构，包括 SoIC、CoWoS 与 COUPE 光互连技术。
台积电表示，全球首款采用 COUPE 技术的 200Gbps 微环调制器（Micro Ring Modulator）已于今年开始生产，并已实现低于一亿分之一的比特误码率。
到 2030 年前，台积电将通过 400Gbps 光调制器、多波长与多光纤阵列技术，把带宽密度提升 8 倍至 4TBps。相较传统铜线，COUPE 可让系统能效提升 4 倍、延迟降低 10 倍；若进一步与封装平台深度整合，能效甚至可提升至 10 倍，延迟降低 20 倍，成为未来 AI 数据中心的重要基础技术。
COUPE 的需求将越发旺盛。
