CPO量产的关键瓶颈在于测试

随着AI数据中心集群持续扩容，数据传输需求大幅激增，传统铜互连技术已逼近物理性能极限。共封装光学（CPO）目前被广泛视作下一代AI基础设施的核心互连方案之一。台积电COUPE平台预计将于2026年进入量产阶段，CPO技术正从实验室研发阶段迈向商业化落地。

然而，CPO检测与测试环节仍是一大显著阻碍。当前行业缺乏统一标准，相关流程高度依赖人工操作，测试由此成为制约CPO芯片大规模量产的核心瓶颈之一。本文将剖析CPO测试面临的技术难点，详细拆解四大关键测试环节，并梳理主流设备厂商的现有解决方案与技术优势。

CPO测试为何极具挑战？

共封装光学（CPO）将光学器件集成至光子集成电路（PIC），再与电子集成电路（EIC）共同封装为单颗芯片。CPO以光路替代电路走线，有效降低功耗与传输延迟。PIC与EIC键合集成后的整体组件，被称为光学引擎（OE）。台积电COUPE（紧凑型通用光子引擎）便是典型落地方案，采用SoIC面对面堆叠工艺，将电子集成电路混合键合至光子集成电路，并集成浅层介质通孔、嵌入式微透镜与金属反射器。

不同于仅做电性测试的传统电子集成电路，光子集成电路内置大量光学元器件，包括耦合器、调制器、光电探测器、光滤波器、光波导等。光学引擎测试需要同时兼顾电学、光学及光电耦合交互特性，测试复杂度大幅提升。光子集成电路测试必须精准测量插入损耗、偏振相关损耗、响应度、波导传输损耗、光学串扰等关键参数，但目前行业尚未形成统一测试标准。

除此之外，光学探针的高精度对准是另一大难题。将外部光纤光源导入光学引擎波导的技术，称为光耦合。单模光纤纤芯截面积约78.5平方微米，而光波导截面积仅约0.099平方微米，二者差距近800倍。若无纳米级对准精度，将会产生极高耦合损耗。

因此，光学探针的光纤阵列需与晶圆或裸片表面保持精准间距，同时微调相对耦合器的角度，最大化光传输效率，再分波段依次完成测试。这类精细化操作目前高度依赖人工，单颗光子集成电路全检平均耗时超100秒，成为CPO芯片量产的关键卡点。

四大测试阶段，OWAT为何至关重要？

单颗CPO芯片需历经四大测试阶段：一是光子集成电路晶圆级测试：直流电性与光学基础测试，涵盖光功率、损耗、暗电流等基础光学指标。二是电子集成电路+光子集成电路合封晶圆级测试：光电、电光、光光调制功能测试、高速性能测试与S参数量测。三是光学引擎级测试：全流程校准、直流测试、高速测试、光回环测试及S参数量测，是判定合格光学引擎的核心环节。四是先进封装模块级测试：全系统功能验证与光回环测试。

其中，光子集成电路晶圆级测试（OWAT）最为关键。光子集成电路多采用成熟工艺制造，而电子集成电路普遍使用先进制程。若能在晶圆阶段提前筛除不良光子芯片，避免与高成本电子集成电路键合，便可大幅减少高端芯片报废与后续制程损耗。

供应链竞争格局

传统电子集成电路自动测试设备（ATE）市场主要由日本爱德万、美国泰瑞达主导。CPO测试设备需同时具备电学与光学测试能力，两大厂商纷纷与光子探针企业达成合作：爱德万携手FormFactor，泰瑞达则在2025年收购QuantifiPhotonics，并与ficonTEC展开深度协作。

爱德万&FormFactor

2024年6月，爱德万、业纳与AyarLabs联合推出UFO探针卡，单卡集成电探针与光探针，可同步完成光电一体化测试。核心创新为对准容差补偿技术，通过特殊光束整形设计，即便探针存在轻微对位偏差，光信号仍可正常接入光子芯片耦合器，大幅缩短对准耗时。

2025年4月，爱德万联合FormFactor发布V93000-Triton光子测试系统，搭载九轴光子对准技术与OptoVuePro光学对准系统。依托专属反射镜技术与实时机器视觉算法，CalVue技术可实现Z轴位移与光学定位原位校准，有效压缩光纤对准时长。

泰瑞达&ficonTEC

2025年3月，泰瑞达与ficonTEC（现隶属中国RoboTechnik）发布业内首款面向硅光量产的300毫米双面晶圆探针测试系统。ficonTEC提供WLT-D2双面晶圆测试平台，支持50纳米级高精度对准；泰瑞达配套提供UltraFLEXplus自动测试设备与IG-XL系统软件。

WLT-D2的核心优势为双面同步测试，可在晶圆顶面做电性测试、底面开展光学测试，显著提升测试效率。后续推出的DLT-D1双面裸片测试系统，最多可搭载三组并行测试头，进一步提升产能、降低单颗测试成本。叠加DLT-D1产品后，ficonTEC已形成覆盖晶圆级至裸片级的完整CPO测试产品矩阵。

致茂电子

致茂电子为全球系统级测试设备龙头，旗下58604/58604-C/58606系列光电二极管老化与可靠性测试设备，专为光子集成电路器件设计，适配3D传感元件、激光二极管、光电探测器、光调制器等产品可靠性验证。58606单机层最高支持256路源测量单元通道，整机可堆叠七层，总通道数可达1792路。依托系统级光学测试技术积累，致茂电子已宣布投入研发CPO专用测试设备。

是德科技

是德科技作为全球测量仪器龙头，深耕高速测试设备领域，同时提供完整光子集成电路晶圆测试方案。该方案与FormFactor深度适配，兼容其Velox探针台控制软件。

是德科技N778x系列偏振控制器可快速切换入射光偏振态，搭配N7700100C偏振波长扫描软件，通过矩阵算法精准测算插入损耗、偏振相关损耗、TE/TM模式损耗等核心参数。方案无需保偏光纤，也无需多波段人工偏振校准，测试效率显著提升。搭配偏振态锁定技术，可固定入射光偏振状态，保障全波段扫描过程中光耦合稳定。

Enlitech

2025年9月，Enlitech与iST联合推出NightJar硅光芯片测试平台。设备以外置高光谱成像分析系统为架构，可兼容全品牌探针台，适配晶圆测试、芯片探针测试、最终测试等全流程环节。

该方案直击行业长期痛点：传统方式仅能通过反射光粗略定位波导漏光位置，仅可获取整体或平均光损耗数据。NightJar可精准定位漏光点位，量化单段波导、单颗光学器件的精准插入损耗数值，结合可视化指标映射与晶圆级光损耗分布图，助力研发与产线快速定位缺陷、提升量产良率。

市场发展机遇

芯片设计复杂度持续提升，SoC测试难度显著增加。单颗芯片所需测试工位与整体测试时长不断攀升，测试设备在半导体设备资本开支中的占比持续走高。随着CPO芯片加速导入量产，全球半导体行业针对测试设备的资本投入将进一步扩容。