
在传统可插拔光模块架构下,光引擎是独立的现场可更换单元,故障运维仅需插拔替换,产线备料也遵循通用接口标准,规模效应清晰。进入CPO时代后,光子芯片与交换ASIC共基板封装,光纤阵列单元(FAU)直接与光子芯片(PIC)的光学端口耦合,产业逻辑随之发生了两个本质变化,也构成了量产的核心门槛。
第一是运维成本的指数级跃升。光接口或FAU一旦出现损伤、偏移或故障,不再是单独更换模块即可解决,可能直接导致整块高价值CPO封装基板报废。可拆式、可重复对接的光接口,因此从“增值功能”变成了数据中心运维的刚性需求。
第二是量产模式的刚性约束。如果FAU与PIC只能实现一对一的定制化匹配,产线无法实现通用备料与批量组装,每一套组件都需要单独校准,规模效应完全无法体现,制造成本将始终维持在高位。
换句话说,CPO要走出实验室,不能只追求单一样品的极致性能,必须同时解决两个制造端的核心命题:同一接口反复拆装的性能一致性(重复性),以及不同部件交叉配对的性能通用性(互换性)。

传统精密光学对接普遍采用运动学耦合方案:通过3组接触点实现6个空间自由度的完全约束,理论上可以得到唯一、无过约束的定位结果。
这套经典方案的短板也十分突出:定位精度完全依赖少数几个接触点的加工精度,单点的加工瑕疵、磨损或微小形变都会100%直接传导至光轴,公差堆叠效应显著。在CPO多通道、高密度的应用场景下,要同时保证高精度与高重复性,工艺难度与成本都极具挑战。

SENKO的SEAT技术采用了完全不同的定位思路——弹性均化。其核心原理是在对接面上布置数十个弹性凸点,通过所有凸点的弹性形变共同承载对接载荷,局部的加工误差会被多个接触点的统计效应平均抵消。它不需要每一个接触点都达到纳米级的极致精度,而是通过误差的分布式抵消,在整体层面实现稳定、可重复的高精度对接。

这套方案的物理实现十分简洁,核心包含两个部件:贴装在PIC侧的弹性承座,以及集成在金属光子耦合器(MPC)侧的对接盖板。其中配套的MPC采用一体化金属结构与自由曲面微反射镜阵列实现光路转折,而非传统的端面直接耦合,目前支持8、16、20、36等多种通道规格,同时兼容光栅耦合与边缘耦合两种主流PIC架构,适配性覆盖了当前主流的光子芯片方案。

一个容易被忽略但商业价值很高的设计细节是:SEAT接口具备通道无关性。同一套接口硬件可以适配不同通道数的FAU方案,客户未来从低通道规格升级到高通道规格时,无需重新验证接口兼容性,有效降低了产品迭代的时间与成本。
SENKO在峰会上公布了完整的全工艺流程验证数据,覆盖了从初始对准到热循环的全部关键工序,核心的重复性与互换性指标均给出了明确的量化结果。

标准的FAU-to-PIC组装需要经过多道工序:干对准→胶水点涂→湿对准→UV固化→后固化烘烤→热循环测试。其中胶水固化收缩、热应力导致的对准漂移,是行业公认的工艺难点,也是影响批量良率的关键因素。

测试通过7组loopback光路对多块PIC样本进行全流程验证,结果显示:从初始干耦到热循环完成的全过程中,耦合损耗的变化量均控制在工程允许范围内,固化漂移与热漂移具备良好的可控性,验证了工艺路线的稳定性。
重复性测试针对同一FAU组件与同一PIC接口,进行5次反复插拔匹配,测量每次插入损耗的波动范围。最终结果显示:跨所有通道、多次循环,插入损耗的变异量小于0.15dB(3σ),典型实测值在0.1~0.2dB区间。
这一指标直接对应运维场景:它意味着CPO的光接口支持现场拆卸与重装,重装后光学性能基本一致,无需额外校准,满足了数据中心运维的基本要求,也从工程上证明了可拆式CPO的可行性。

互换性测试的难度远高于重复性,也是规模化量产的核心门槛。测试采用2块集成了SEAT承座的PIC样本,搭配3条独立的FAU线缆组件,进行全组合交叉配对,共完成6组组合的损耗测量。

最终结果显示:所有跨部件组合的插入损耗差异小于0.5dB(3σ)。这一数据的产业意义在于:FAU与PIC可以实现通用互换,产线能够进行批量备料与组装,摆脱了一对一配套的高成本模式,为CPO的规模化制造铺平了道路。0.5dB的数值也客观反映了工程现实:跨批次部件的一致性控制,天然比同一件的重复对接难度更高。
SEAT接口并非一个孤立的连接器设计,而是SENKO整套CPO制造方案的核心环节。为了支撑技术落地,SENKO构建了从材料工艺、专用设备到封装路径的全链条能力,目标是把“精密光学对准”从手工调优的单件工作,转化为可规模化复制的制造流程。
SENKO在2022年收购了高精度微光元件厂商CudoForm,核心能力是高精度金属冲压与光束成形技术。这笔收购的战略意图在SEAT方案中体现得十分清晰:弹性均化不需要单点极致精度,但要求数十个弹性凸点具备高度的尺寸一致性。冲压工艺通过模具保证批量尺寸精度,边际成本极低,完美匹配弹性均化的技术需求,为高量产(HVM)场景提供了成本可控的实现路径。

SENKO联合精密运动控制厂商Aerotech、光学测量厂商Santec,共同开发了PICALIGN光子芯片主动对准系统,针对多通道阵列对准场景做了三项关键创新:


这套设备覆盖了从晶片级到模组级的对准、点胶、固化全流程,是CPO量产线的核心工艺装备。
在更长期的封装路线上,SENKO与GlobalFoundries合作推进晶圆级光接口集成:在晶圆制造阶段,直接在光子芯片上刻蚀对准槽、集成宽频光斑转换器与埋入微透镜结构,SEAT承座可直接键合在晶片上,实现被动式、可重复的光学对准,同时支持晶圆级与die级的光学测试。

这一路线将光对准工序从封装后段前移至晶圆制造阶段,进一步降低封装阶段的对准难度与成本,推动CPO与晶圆级先进封装的深度融合。
目前SEAT技术的验证工作主要集中在晶片级(die-level),向模组级(module-level)的推进仍面临不少工程挑战:模组内部空间持续压缩,操作空间与UV固化光路受限;大尺寸基板的翘曲与热膨胀会带来误差累积;窄空间下的点胶工艺窗口也随之收窄。这些问题本质上是先进封装的共性挑战,叠加光学级的公差要求后,难度进一步提升。
从产业节奏来看,CPO整体市场的规模化放量仍需时间。SEAT技术目前已经完成了工程可行性验证,证明了可拆式光接口的落地可能性,但接下来更重要的是生态共识的建立。对于接口技术而言,能否进入OCP等行业标准规范、获得头部芯片与设备厂商的设计采纳,是比单次性能指标更关键的里程碑。
整体来看,CPO产业的竞争重心正在悄然转移:从光器件的带宽、功耗性能比拼,逐步延伸到制造工艺、制程装备与接口标准的综合较量。SENKO的SEAT技术从制造端的真实痛点切入,没有追求极致的单次性能,而是用弹性均化的工程思路解决了重复性与互换性这两个量产核心问题,为CPO的规模化落地补上了关键的制造拼图。