台積電這幾年持續把先進製程、先進封裝與系統整合一直往最先進的技術推進,背後有一個很現實的壓力:電晶體密度在極度快速上升。
AI 晶片的算力、HBM 容量、封裝面積與 I/O 數量都同步擴大,但封裝外的電連接功耗與延遲,沒有跟上邏輯密度的進步速度。這也是台積電近兩年把矽光子與 CPO 拉進 3DFabric 路線的重要背景。台積電已經公開揭露,COUPE 將以 SoIC-X 堆疊把 electrical die 與 photonic die 整合,並規劃導入 CoWoS 的 co-packaged optics;在官方資料裡也直接寫到,CPO 對於支撐超過 50 Tb/s 的資料傳輸將是關鍵,且其 65nm silicon photonics 已量產,同時正開發符合 CPO 需求的 3D 堆疊方案。
這件事對台積電的重要性,不只是多一個新平台,而是先進製程價值鏈開始往系統互連延伸。當 N2、A14 往下走,單位面積內可放進去的運算資源持續增加,真正限制 AI 系統擴張的,不再只是邏輯密度本身,還包括封裝邊界外的資料搬移效率、功耗與熱。台積電自己在近期公開內容就把 CPO 定義成解決 interconnect bottleneck 的關鍵,並指出 COUPE 可帶來 5 到 10 倍的能效改善、10 到 20 倍的低延遲效果;這代表 CPO 對台積電不是可有可無的新題材,而是未來 HPC 與 AI 系統設計往更高密度推進時,必須同步打通的互連技術。
也因為台積電把 CPO 放到這個層級,測試的重要性就明顯上升。CPO 不是把既有可插拔光模組搬進封裝那麼簡單,而是把原本分散在板端、模組端、系統端的問題,提前到封裝層與晶圓層。光子元件、電晶片、封裝結構、熱路徑與多通道高速訊號在同一個系統裡交互影響,開發流程自然不可能只靠單點設備去驗證。
講到CPO相關測試,台積朋友特別看到 Keysight 的優勢,它卡的不是某一種儀器,而是從設計、特性分析、晶圓測試、量產測試到系統驗證的整條測試鏈。
從最前端的晶圓層,Keysight 的 NX5402A 是面向 silicon photonics wafer test 的量產型系統,官方定義就是可配合全自動 wafer prober,做 one-pass optical and electrical test。這個意義很大,因為矽光子不是只有插入損耗、PDL、波長響應這類光學參數,還要把高速 electrical path 一起納進來;如果要進入 CPO,越早在晶圓階段把光與電一起量清楚,後面封裝良率與失效分析才有基礎。這一段做不好,等於把問題留到更高成本的封裝階段才發現。
再看到量產測試。CPO、NPO、1.6T 光模組最大的壓力之一,是通道數增加之後,測試時間、測試成本與測試一致性一起惡化。Keysight 針對這一段推的 FlexOTO,官方寫得很清楚,就是為了 800G、1.6T、CPO/NPO 的高通道數光測試,目標是提高 DCA-M 硬體利用率、改善測試效率,同時不犧牲量測完整性。這不是配件而已,而是把原本昂貴的高階光取樣平台,透過軟體與流程最佳化,變成更適合量產線導入的工具。這也是為什麼很多客戶即便知道競品單價低,最後還是留在 Keysight:真正難替代的地方在 workflow,不在報價單。
Keysight 在這個產業最強的地方,不只做出高頻寬示波器,還有軟體整合
PathWave 本身就是測試自動化平台,支援 test recipes、measurement plan、wafer prober control 與多種 photonics 測試插件;換句話說,它不是把一堆儀器並排,而是把測試流程、資料格式、執行順序與結果管理收進同一個架構。到了 CPO 這種跨光、跨電、跨封裝、跨系統的複雜場景,軟體平台的價值會比單機規格更重要。客戶買的是可重複、可追溯、可擴充、可自動化的量測流程。
另外一個更大的差別,在於 Keysight 正把自己從測試設備商往設計到驗證的平台推。2025 年 10 月完成收購 Synopsys 的 Optical Solutions Group 之後,RSoft、CODE V、LightTools 這些光學與光子設計工具正式納入 Keysight。這一步很關鍵,因為 CPO 的難度從來不只在量測,而是在設計、模擬、試產、量產驗證之間能不能快速迭代。當光子設計工具與後段測試平台開始進入同一家公司體系,Keysight 的位置就往上游再走一步,不再只是等客戶把東西做出來才量,而是更早介入元件設計、模型驗證與設計收斂。
再看標準與互通性。1.6T 和 224G SerDes 還在持續推進時,產業最怕的不是規格寫不出來,而是不同廠商做出來的東西接不起來。2025 年 12 月 Ethernet Alliance 的 224G Plugfest,就是在 Keysight 場地舉行,重點放在 224G SerDes 的 interoperability 與 conformance。這種活動的象徵意義很直接:當產業在做新世代高速互連驗證時,Keysight 不是局外人,而是驗證場域的一部分。它在產業鏈裡的角色,自然比一般設備供應商更接近基礎設施。
如果把技術指標再拉回光測本身,TDECQ 之所以重要,不只是因為它常被拿來看 PAM4 發射端品質,而是 800G、1.6T 時代的 transmitter conformance 越來越依賴這類標準化指標。Keysight 自家的 FlexDCA 與 DCA-M 平台已經把 TDECQ、clock recovery、IEEE 802.3dj presets 這些內容整合在量測流程中,這也是高階客戶會把它當成 reference platform 的原因之一。真正的優勢不是單一數字,而是客戶內部研發、FAE、製造與外部供應鏈都在用同一套語言看結果。
所以如果今天從台積電的角度回頭看這件事,邏輯就很清楚。當台積電把 CPO 視為解決未來 AI 系統互連瓶頸的必要技術,產業下一步一定會沿著設計、製程、封裝、測試一起升級。這裡面最不容易被後進者複製的,往往不是某個單一硬體規格,而是客戶已經嵌入開發流程的整體平台能力。Keysight 真正強的地方,正是把高階量測硬體、測試自動化軟體、光子設計工具、互通性驗證場域與長年累積的 reference status 疊在一起。這也是為什麼在 CPO 這條線上,它不只是受惠者,而是產業往前推時幾乎繞不開的一個節點。
-文章撰寫於4/22 18:00
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