随着AI算力和数据中心带宽需求的爆发式增长,共封装光学(CPO)成为突破传统可插拔光模块瓶颈的核心技术方向,而先进封装设备与精准测试方案是推动CPO从实验室走向量产的两大关键支柱。近期,普莱信推出的Phoenix 350轻量化TCB热压键合机直击CPO封装痛点,而深圳市优峰技术则构建了覆盖全流程的CPO测试解决方案,二者共同构成了从封装到测试的完整能力链条,加速光通信产业升级。

一、CPO封装痛点呼唤设备创新
CPO技术通过将光芯片与电芯片高密度共封装,大幅降低传输损耗、提升带宽密度,但产业化过程中面临三大核心挑战:一是高密度集成要求微米级甚至亚微米级对位精度,传统设备无法满足光路对准要求;二是晶圆级封装(WLP)多样化物料和工艺对设备兼容性提出高要求;三是助焊剂残留、温控压力精度不足导致良率难以突破,无法支撑大规模量产。
面对这些痛点,普莱信推出的Phoenix 350轻量化TCB设备针对性完成技术突破,在核心指标上全面适配CPO量产需求。在对位精度上,设备实现了±0.5μm@3σ的贴片精度以及±0.01°@3σ的角度控制,从根本上保证光路对准的准确性,大幅提升光学耦合效率和最终器件良率。温控能力方面,邦头加热最高可达450℃且误差控制在±2.5℃以内,基板加热可达350℃误差±3.5℃,同时升降温速率分别达到60℃每秒和50℃每秒,既满足快速热循环的工艺需求,也适配高精度键合工艺要求,还能有效缩短单芯片生产周期。力控系统上,设备支持10g到10kg的大范围力度可编程调节,力控精度达到2%,可以满足超低贴片压力的需求,避免损伤脆弱的芯片结构,有效提升键合可靠性。
物料与工艺兼容性上,这款设备同时支持6个6寸晶圆环或者3个8寸晶圆环,兼容wafer、waffle pack、gel-pak等多种物料装载形式,可以适应WLP工艺下多样化的芯片尺寸和封装场景,提升产线灵活性,并且支持die to die、die to substrate以及die to wafer多种制程,满足不同封装设计需求。工艺扩展性方面,设备不仅支持常规的NCF、NCP、TCCUF工艺,还可以兼容氮气、甲酸、氮氢混合多种气氛环境,更支持Fluxless无助焊剂工艺,从根源上解决了助焊剂残留污染光器件的问题,能获得更洁净的键合界面,在提升良率的同时,设备本身优秀的气密性和极低的气体消耗也进一步优化了工艺成本与环境控制。
Phoenix 350在三个核心维度实现了底层技术创新:首先是超精密运动与视觉系统,通过双视觉对准方案自动补偿晶圆翘曲与热变形,搭配PLXvision™超高清图像识别系统,可以确保超细间距微凸点的精准对准,稳定实现亚微米级贴装精度。其次是热管理与力控创新,最高60℃每秒的升温速率缩短了整体工艺周期,Z轴低振动设计的柔顺力控方案,避免了键合过程冲击晶圆与凸点结构,在保证精度的同时提升了生产效率,满足CPO从实验室走向大规模量产的产能需求。最后是智能化生产能力,通过SECS/GEM(MES)接口实现了工艺参数与物料的全程可追溯,支持手动和全自动上下料模式切换,还可通过可选工艺模块实现个性化配置,适配不同客户不同规模产线的需求,满足现代智能工厂的管理要求。
这款设备的推出,标志着普莱信在亚微米精度运动控制、热管理、机器视觉等核心技术上完成了深厚积累,为CPO和WLP封装提供了本土化的高端装备解决方案,是公司助力CPO等前沿封装技术产业化落地的关键一步。
二、精准测试方案筑牢量产基础
封装设备突破之后,精准的性能测试是保障CPO量产良率和可靠性的关键环节。深圳市优峰技术作为光通信测试领域成熟的解决方案提供商,已经构建了覆盖CPO全环节的测试能力,和封装设备端的突破形成了"封装+测试"的产业协同。
优峰技术本身是光通信、光医疗、光传感领域的一站式解决方案提供商,核心团队成员多毕业于顶尖院校物理光学、机械自动化专业,且都曾任职于华为、II-VI等行业知名企业,在光芯片、光器件生产测试领域已经积累了二十余年经验,采用自主研发加开放合作生态的模式,构建了覆盖全测试需求的完整产品矩阵:自有品牌层面,优峰通信(东莞)作为优峰旗下独立的研发生产基地,自主生产点光源、宽带光源、可调光源、功率计、衰减器、光开关等全系列测试设备,可以针对客户不同需求提供定制化的测试解决方案;合作生态层面,优峰入股合作了美国InLine Photonics,负责其消光比测试系统、偏振分析仪、偏振控制器、扰偏仪等产品的国内销售,同时入股合作了福建高迈GouMax,提供快速可调光源、特殊波段光源以及定制高端测试设备,还代理合作日本横河YOKOGAWA的光谱仪、波长计产品,能够满足光通信测试从光源到分析的全场景需求。
针对CPO这一新兴场景,优峰专门开发了CPO、MT-FA、FA-MT自动化消光比测试方案,核心指标完全匹配量产测试要求:动态范围支持超过50dB的消光比测试,测试精度在30dB消光比下可控制在±0.15dB以内,角度测试精度控制在±0.5度以内,单通道测试时间可以控制在30秒以内,同时支持MPO-to-FA、MPO-to-MPO、FA-to-MT等多种连接器组合的测试需求,完美适配CPO光纤连接组件的测试要求。
除此之外,优峰的整体测试方案还具备多项适配量产的优势:工位配置灵活,支持4路、8路、16路甚至32路工位配置,多个工作站可以独立运行,扫描速度快无需等待,能够匹配量产测试的高效率需求;数据输出精准全面,3秒钟就可以完成100nm范围内的PDL谱线测试,覆盖近2万个数据点,实时输出插损、纹波、中心波长、通带宽度、PDL等全参数,测试结果支持Excel格式一键导出,方便后续分析;系统开放性强,支持对接工厂MES、ERP管理系统,开放接口支持用户进行二次软件开发,能够适配不同工厂自动化产线的对接需求。
目前优峰的测试方案已经获得行业头部客户的广泛认可,华为、天孚通信、新易盛等知名光通信企业均是其合作客户,同时优峰还建立了完备的服务体系,可提供EXdBm、Inline、GouMax全品牌产品的国内维修校准服务,在东莞设立了备品备件库,提供售前技术支持、全套样机试用,能够及时响应客户的应急需求,为光通信企业测试提供可靠保障。
三、产业链协同助力CPO产业化落地
当前CPO技术正处于从技术验证向规模量产过渡的关键阶段,需要上下游企业协同突破:装备企业解决封装工艺的核心痛点,测试企业保障最终产品的性能与良率,最终推动光模块厂商完成1.6T/3.2T产品的产业化落地。
普莱信Phoenix 350的推出填补了国内轻量化高端TCB热压键合设备的空白,针对性解决了CPO封装对位精度、温度压力控制、良率提升三大核心问题;而优峰技术则在测试端提供了高效率、可定制的自动化测试方案,让CPO核心组件的性能测试实现规模化、自动化。从封装到测试的本土能力配套,不仅能够帮助国内光通信企业降低供应链成本,也加快了整体CPO技术的落地进程。
未来,随着AI对带宽需求的持续提升,CPO产业将迎来更快的增长,更多像普莱信、优峰这样的本土企业不断突破关键技术,将推动我国光电子产业在先进封装和测试领域建立完整竞争力,最终助力全球光通信产业的升级发展。