中国报告大厅网讯，【综述】随着人工智能和大型语言模型对算力需求的爆发式增长，传统电子互连方案在带宽与能耗上的局限性日益凸显。共封装光学（CPO）技术通过将光子集成电路直接集成到计算芯片封装中，实现了每秒太比特级的数据传输速率，并将功耗降至5 pJ/bit以下，成为数据中心突破能效瓶颈的关键路径。然而，在光纤-芯片对准精度、热管理及可靠性验证等方面仍面临复杂挑战，推动着半导体制造工艺与封装技术的持续创新。

  一、共封装光学技术的核心优势与挑战并存

  中国报告大厅发布的《2025-2030年中国封装产业运行态势及投资规划深度研究报告》指出，CPO通过将光子集成电路（PIC）与GPU/ASIC等计算单元集成在同一封装内，显著缩短了光电转换路径。相较于传统可插拔光模块，这种设计使电信号传输距离从厘米级压缩至百微米量级，带宽密度提升至1 Tbps/mm，同时功耗降低60%以上（从约15 pJ/bit降至5 pJ/bit）。在数据中心场景中，CPO支持更密集的机架部署，每光纤端口带宽通过密集波分复用（DWDM）技术可扩展数倍。然而，这一革新方案对制造精度提出了严苛要求：光子芯片与光纤阵列需实现亚微米级对准公差，热波动控制精度需优于±1°C以维持波长稳定性。

  二、光学集成中的精密对准难题突破路径

  在光纤-硅光子集成电路（PIC）接口处，8μm直径的单模光纤与500nm量级的芯片波导端面必须精确耦合。行业已采用V型槽无源对准技术实现低损耗连接，但阵列化封装带来了新的挑战：128通道光纤阵列需在三维空间内同步完成±50nm横向公差控制。主动对准系统通过六自由度精密平台与光反馈机制，在毫秒级时间内完成多通道耦合优化。当前解决方案正从单光纤向阵列扩展，未来随着数据速率提升至Pb/s级别，微透镜阵列与集成光学滤波器的引入将进一步简化对准流程。

  三、热管理成为系统可靠性核心指标

  封装内的光子器件对温度变化极为敏感，1°C温差即可导致0.1nm波长偏移。CPO设计需综合运用热界面材料优化、局部加热器补偿及冗余架构：通过硅中介层实现芯片级散热均热；调制器内置的微加热器可实时校正波长漂移；激光发射单元采用双备份方案，单通道失效时自动切换冗余路径。测试数据显示，在105°C高温环境下，集成式PIC仍能保持低于-2dB的附加损耗，其可靠性已通过JEDEC标准认证。随着DWDM架构普及，未来系统需将温度控制精度提升至±0.5°C以内。

  四、制造良率与测试策略定义量产门槛

  CPO封装的复杂性要求从晶圆到系统的全流程质量管控：光子芯片在12英寸硅基板上实现毫米级特征制备；光纤阵列通过自动化探针台完成批量对准验证；最终模块需进行7×24小时加速老化测试以筛选激光器失效风险。当前行业良率约达85%，主要缺陷集中在光纤-波导耦合界面（占15%不良率）及III-V族激光器寿命问题。为提升可维护性，部分设计采用可插拔光引擎架构，在保持性能的同时实现关键组件的现场更换。

  【总结】共封装光学技术正重塑数据中心基础设施的技术范式，其每秒太比特级传输能力与能效优势已通过商业化验证。然而，亚微米级对准精度、跨尺度热管理及高可靠制造仍是规模化落地的关键挑战。随着光子集成工艺成熟度提升和封装材料创新突破，预计到2027年CPO将占据高性能计算互连市场50%份额，推动全球数据中心能耗强度下降40%，为AI时代的算力需求提供可持续的基础设施支撑。