文章来源：半导体行业观察编译自Yole

Yole表示，光子封装的核心在于模块级组装。它将各种组件集成在一起，形成完整的光学引擎，包括激光芯片、光纤阵列单元、硅光子芯片、棱镜和光电二极管阵列。这种架构常见于当今的光收发器，而光收发器目前仍占据最大的市场份额。然而，这个市场正在发生变化。光收发器正从混合集成（即源芯片倒装到硅光子器件上）转向异构集成（即芯片在键合后直接在硅光子芯片上进行加工）。但更深层次的颠覆性变革来自共封装光学器件（CPO），它将光子集成电路（PIC）与电子集成电路（EIC）堆叠在一起。

这种转型恰好发挥了先进半导体代工厂的优势。台积电和日月光等公司不仅作为制造领导者，而且作为潜在的标准制定者，都具备发挥关键作用的有利地位。如果行业要从创新走向大规模部署，标准化至关重要。然而，一些架构问题仍悬而未决：行业应该倾向于采用PIC-on-EIC还是像台积电目前采用的EIC-on-PIC？混合键合技术是否会取代扇出型微凸点技术？在光学方面，哪种耦合策略将占据主导地位：V型槽、边缘耦合器还是光栅耦合器？例如，台积电的COUPE平台正在推广，同时考虑了边缘耦合和表面/光栅耦合两种方案。

目前来看，尚无任何单一方案明显优于其他方案。最终结果可能更多地取决于更广泛的系统级需求，而非任何单一技术的内在优势。未来的系统是否会依赖宽光谱带数据交换？对准精度是否会成为主要瓶颈？这些都是业界仍在思考的问题，而最终的答案或许将由博通和英伟达等生态系统领导者来决定。

光纤到芯片的耦合是另一个重要问题，业界似乎至少在一点上达成了共识：连接必须可拆卸以确保可维护性。Teramount、Senko、Intel 和 ICON Photonics 等厂商都在开发各自的解决方案，但尚未形成统一的标准。任何成功的解决方案不仅需要符合硅光子学设计规则，还需要满足插槽级集成的机械要求。

除了数据通信和电信领域（光链路在速度、能效和性能方面已展现出显著优势）之外，光子封装在其他应用领域，例如增强现实和量子技术，也变得越来越重要。在这两个领域，推动技术发展的关键因素之一都是对更小尺寸封装的需求。

在增强现实（AR）领域，近期发展路线图主要由液晶半导体（LCoS）和微型LED之间的竞争决定，两者都对封装提出了很高的要求。LCoS依赖于投影机封装，而microLED则增加了将CMOS背板与外延片混合封装的挑战。展望未来，基于激光的显示架构预计也会带来新的封装瓶颈，例如RGB激光阵列与波导的耦合。

在量子领域，通往大规模量子比特架构的道路依然充满无限可能。但无论未来是囚禁离子、中性原子还是光子量子比特，先进的光子封装技术都将至关重要。对于基于离子和原子的平台，封装需要支持激光器的密集集成，以控制日益增长的粒子数量。而对于光子量子处理器，对准要求则更为严苛，光纤损耗必须保持在0.1 dB以下，远低于以往约1 dB的损耗水平。

截至2025年，光子封装的发展主要由数据通信和电信领域的光收发器驱动。展望未来，人工智能基础设施的需求，特别是对更高效、更高带宽、更低功耗互连的需求，将加速CPO在横向扩展和纵向扩展架构中的应用。重要的是，这种转变不应被视为对可插拔光器件的取代。可插拔光收发器市场预计在2025年至2031年间仍将保持增长。CPO不应取代可插拔光器件，而应被视为光子封装生态系统的一个新增机遇。

当然，封装所创造的价值份额会因应用而异，取决于技术成熟度、生产规模以及组装复杂性的相对重要性。随着光路逐渐靠近逻辑电路，首先是在类似 COUPE 的 EIC 层，随后是类似于 Marvell 和 Celestial AI 所采用的架构中 HBM/XPU 的集成，封装的要求和价值必将更高。

据 Yole Group 估计，目前光子封装在数据通信可插拔光收发器市场价值中约占 25%，在电信领域约占 20%。在仍处于早期阶段的 CPO（芯片封装）市场，光子封装的价值在 2026 年至 2027 年的市场拐点附近可能达到约 50%，之后随着硅光子芯片在价值链中占据更大份额，到 2031 年将下降至 35% 左右。

在2031年的展望中， AR可被视为市场的“第三大应用支柱”，并且可能展现出尤为强劲的发展势头。Yole Group预计2026-2027年将是AR的转折点，而2028年将成为microLED的关键之年，届时单面板RGB解决方案将准备量产。这些器件的尺寸预计将大幅缩小，从而促进更广泛的应用。

光子封装市场正进入高速增长阶段，其主要驱动力来自两大因素：一是人工智能驱动的对更快、更高效数据互连的需求，二是下一代显示技术的崛起。尽管光收发器（数据通信和电信）一直是该市场的主导，但随着架构日益复杂，共封装光学器件 (CPO) 正在崛起，成为重要的补充机遇而非替代品，释放出更高的封装价值。在显示领域，增强现实技术预计将在 2026-2027 年左右迎来拐点，而微型 LED 技术将从 2028 年起加速普及，进一步推动封装需求。预计光子封装市场在所有细分领域将以惊人的 21.5% 的复合年增长率 (CAGR) 增长（2025-2031 年），到 2031 年市场规模将达到 144 亿美元，使其成为半导体封装领域最具吸引力的机遇之一。

光收发器封装市场依赖于成熟且集中的供应链（Fabrinet、Jabil、立讯精密），但随着Innolight和Eoptolink等厂商的崛起和垂直整合能力的提升，这一供应链格局正在发生重塑。向共封装光器件（CPO）的转变是未来最重大的变革。由于CPO需要PIC-EIC的紧密集成，具备SiPh和先进封装能力的代工厂正将自身定位为端到端交钥匙解决方案提供商。围绕这些厂商，台湾的生态系统（日月光、SPIL、讯芯）正在构建自身结构以支持规模化发展。标准化成为将光子技术与成熟的微电子制造模式相融合的关键推动因素。对于无晶圆厂设计公司而言，这意味着需要适应由PDK/ADK框架定义的代工厂和OSAT流程。

如今的光子封装涵盖激光芯片、硅光子芯片、光纤阵列单元和光电二极管阵列，其中OT模块正从混合集成向异构集成过渡。更深层次的转变源于CPO（芯片封装），这使得台积电等代工厂和日月光等OSAT厂商成为核心，但堆叠方向、键合和耦合方法的标准化问题仍未解决。最终的解决方案将取决于博通和英伟达等生态系统所有者所主导的系统级选择。在光纤到芯片耦合方面，可拆卸性对于便于维护已达成共识，但各厂商之间仍需制定统一标准。除了数据通信之外，光子封装正在扩展到AR（增强现实）和量子计算领域，其关注点转向了外形尺寸。量子计算需要更高的激光器密度来扩展量子比特；AR的近期发展趋势主要取决于LCoS（激光陶瓷）与MicroLED（微型LED）的竞争，而基于激光器的架构也带来了新的耦合挑战。