CPO 架构革新撕开设备缺口:测试 + 耦合双赛道,国产迎来黄金窗口期

AI 算力需求的指数级增长,正加速共封装光学(CPO)技术从实验室走向规模商用。英伟达 Spectrum-6 系列 CPO 交换机的问世,标志着高速互连进入新纪元。其核心变革在于:彻底移除光模块内部的独立 DSP 重定时芯片,借助芯片与光引擎间极致短距的电互连,实现直接电驱动光器件。此举带来整机光互连功耗骤降 70%、信号传输时延减半的显著收益,为 3.2T/6.4T 级超大规模集群提供了能效与延迟的双重解耦。

然而,硬件架构的革新必然传导至测试测量环节,沿袭十余年的传统可插拔光模块测试体系遭遇系统性失效。测试设备供应商正面临从"标准化验证"向"全链路协同预检"的范式转移;而从芯片封装到耦合量产的全流程工艺管控难度同步飙升,耦合精度、通道一致性等基础工艺短板,还会持续放大 CPO 整机测试故障风险。

传统测试逻辑崩塌,信号源与接口定义全面重构

在传统分立式光模块测试中,误码仪、采样示波器及光功率计构成标准仪器栈,配合通用测试夹具,即可在模块自身 DSP 完成信号整形与重定时后,于光口处直接抓取眼图、灵敏度、消光比及插损等关键参数。流程标准化、单通道批量测试成熟度高,产线部署简便。

CPO 架构则彻底改写这一规则:片上 DSP 的缺失,使光引擎失去自主信号再生与均衡能力,完整的测试激励信号必须由主交换芯片(Switch ASIC)侧发起,经片上电互连、硅光调制器直至光输出,链路延伸且干扰因素显著增加。原有电气接口定义、触发同步机制及测试时序均无法复用,测试软件栈与硬件治具需从底层重新开发。更棘手的是,耦合工序作为光路成型核心环节,其工艺偏差会同步传导至测试端,若耦合对位、胶层固化出现偏差,会引入额外光路损耗、通道差异,大幅提升整机测试误判概率,进一步推高产线验证成本。

封装一体化倒逼测试前置,晶圆级并行检测成刚性需求

更严峻的挑战来自封装形态。传统可插拔模块可独立更换,测试节点置于封装终测,故障成本可控;而 CPO 光引擎直接焊接于交换机基板,光电芯片与互连线路高度集成。若沿用"先封装后测试"流程,单通道失效即导致整板报废,良率成本难以承受。

为此,行业被迫将测试节点前移至晶圆级与芯片未封装阶段。这要求测试设备具备数十至上百通道的并行激励与响应采集能力,并支持硅光芯片原位(on-wafer)光电协同测试,在划片前完成缺陷筛除,从源头控制量产报废率。这对多通道同步时钟分配、高速探针卡接口及并行信号处理算法提出极高门槛,而稳定统一的耦合工艺,是保障多通道光路参数均衡、降低并行检测数据离散度的前置基础。

当前 1.6T、800G 高速光模块已进入规模化量产周期,多通道并行耦合生产成为行业标配。产线高速扩产之下,人工干预、物料差异、温湿度波动极易造成耦合精度漂移,催生大量单项指标达标、但综合链路存在隐患的"亚健康产品",这类产品流入 CPO 整机集成后,会直接造成整机测试报错、批量基板报废。针对该行业痛点,来勒光电打造全流程闭环耦合解决方案,从源头锁定耦合质量一致性,规避后端测试环节的连锁损耗。

来勒光电全自动双透镜耦合设备集成自动上下料、精密点胶、激光测高、视觉识别、双透镜联调耦合、UV 固化六大核心工序,最大限度消除人工操作带来的批次波动。设备硬件精度指标严苛:激光测高与平行度检测精度 ±1μm,胶层厚度误差控制 ±2μm,视觉定位精度 ±3μm;搭载智能自学习校准算法,可自适应不同芯片、光纤物料,长期维持多通道耦合性能统一,从工艺端减少光路损耗、通道漂移等质量隐患,大幅降低 CPO 前置晶圆、封装阶段的测试返工率。

外置光源联调加剧复杂度,光电多维指标同步校准

CPO 普遍采用外置激光器(ELS)方案,激光源不再内置于光引擎,其波长稳定性、输出光功率、相对强度噪声(RIN)等参数直接耦合至系统传输性能。因此,整机级测试必须将光引擎与 ELS 作为联合体,进行光功率匹配、波长对准及动态噪声联调。一套测试序列需覆盖电域(高速 NRZ/PAM4 信号完整性)、光域(光谱特性、耦合效率)及系统级(链路预算、误码分布)数十项指标,测试时长和算法复杂度较传统方案呈数量级提升。稳定可控的耦合光路,能够减少光路变量干扰,简化 ELS 与光引擎的联调校准流程,缩短整机测试周期。

供给缺口即国产突围良机

当前市场供给端严重失衡:适配传统光模块的测试仪表供应充足,但能够提供晶圆级并行光电检测、ELS 联动调谐、交换芯片侧高速信号注入及整机验证一体化方案的系统级供应商仍属稀缺。国际头部厂商的存量产品体系多基于旧有架构,改造周期长、定制成本高昂,且响应本土产线工艺迭代的灵活性不足。

国内测试设备、耦合设备企业深度嵌入高速光通信产业链,对硅光、COB、CPO 等本土量产工艺有独到理解,具备敏捷定制与快速迭代的天然优势。

来勒光电聚焦耦合工艺端,以全自动双透镜耦合设备打通从晶圆到封装的光路一致性管控,从源头降低测试故障率,现已搭建覆盖"研发 + 制造 + 本地化服务"的全国交付网络,月交付产能可达 300 台,助力国内光器件厂商在 800G/1.6T 产能扩张阶段稳定良率。

联讯仪器则深耕 CPO 全栈测试赛道,已形成针对 CPO 产业链核心部件------CW 高功率激光器、PIC 硅光晶圆以及 OE 光引擎------从晶圆厂到封测代工厂再到系统设备商的全栈式、端到端自动化测试解决方案。公司研发人员占比超过 40%,年度研发投入持续保持在 23% 以上,累计获得全球核心专利授权 300 余项。其市场领先的硅光晶圆级测试系统已实现近百台全球装机量及数万片硅光晶圆的测试数据积累,部分核心产品指标已接近或超过国际先进水平:DCA1065 采样示波器光带宽达 65GHz,PBT3058 误码分析仪最高达 128GBaud,超越海外主流的 120GBaud。

在 CPO 规模化落地的产业浪潮下,国产光电装备正迎来从"跟跑"到"并跑"乃至局部"领跑"的战略窗口期。来勒光电将持续追踪 CPO 赛道技术动态与市场变局,以闭环耦合工艺方案为新一代高速光互连量产提供配套支持。

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