普萊信智能正式發(fā)布其新一代的Fluxless TCB 設備 Loong Advance,  該設備采用甲酸還原系統(tǒng)，貼裝精度高達±0.5微米，該設備將廣泛應用于未來的CPO，2.5D，3D等先進封裝和Cu-Cu鍵合工藝。

CPO作為一種革命性的光電集成技術，將傳統(tǒng)分離的光學組件包括電子集成電路（EIC） 、光子集成電路（PIC）集成在同一封裝基板或中介層（Interposer）上，便構成了光引擎（OE），它被安裝在基板上的 ASIC 芯片周圍。相較于傳統(tǒng)可插拔光模塊，CPO將能耗降低50%、延遲壓至1納秒內(nèi)、信號完整性優(yōu)化了18dB（63倍）、支持1.6T以上超高帶寬、更高集成度等優(yōu)勢，正在高速數(shù)據(jù)中心、人工智能計算集群和通信網(wǎng)絡等領域掀起變革浪潮。

據(jù)權威機構預測，全球CPO市場規(guī)模從2024年4600萬美元增至2030年81億美元（年復合增長率137%）。

在當前的早期發(fā)展階段，CPO面臨熱管理（3D堆疊溫度>85℃）、封裝良率（<85%）、成本高等瓶頸。CPO模塊成本數(shù)千美元，封裝制造占總成本的30%-50%+，需規(guī)模化降本，隨著技術成熟和量產(chǎn)，這個比例有望大幅下降。

在CPO封裝制造中，EIC和PIC的集成是最關鍵的步驟之一，英偉達的Spectrum-X Photonics CPO交換機，采用臺積電的COUPE技術（基于混合鍵合的3D封裝技術）；英特爾的光學計算互聯(lián)（OCI）的CPO，采用硅中介層+TCB（熱壓鍵合）實現(xiàn)光電集成；博通BCM78909的CPO由臺積電代工制造，采用的也是TCB（基于硅中介層的 2.5D 封裝技術）。

TCB是目前CPO封裝最成熟，成本最低的方案，F(xiàn)luxless的TCB，去除了傳統(tǒng)TCB使用Flux可能給光芯片帶來助焊劑污染的可能，是未來CPO量產(chǎn)的核心設備。

CPO量產(chǎn)的核心挑戰(zhàn)

盡管 CPO 在性能和成本方面優(yōu)勢顯著，但行業(yè)在量產(chǎn)過程中仍需解決諸多挑戰(zhàn)：

1. 首先是封裝工藝復雜。CPO 系統(tǒng)需要高度復雜的先進封裝技術，如熱壓鍵合（TCB）或混合鍵合，還需實現(xiàn)光學耦合的精密集成、嚴格的測試流程和良率管理，以確保系統(tǒng)可靠性。

2. 其次是硅兼容性問題。業(yè)界存在疑問：基于硅的光子集成電路（PIC），尤其是光電二極管（PD），能否在性能上實現(xiàn)足夠突破，與采用磷化銦（InP）光電二極管的傳統(tǒng)光模塊競爭。

3. 再者是耐久性與熱管理。由于所有光學組件將緊密封裝在交換機 ASIC/xPU 系統(tǒng)內(nèi)部，組件必須能承受高溫并保持穩(wěn)定性能，這對耐久性和熱管理提出了極高要求。

4. 最后是可靠性問題。光引擎（OE）與 ASIC 緊密集成在同一 PCB / 基板上（未來甚至可能集成在中介層上），這意味著生產(chǎn)或運行中只要單個光引擎失效，整個封裝（包括高成本的交換機或 xPU 芯片）就可能報廢。因此，封裝前對光引擎的測試至關重要，直接影響產(chǎn)品良率和可靠性。

TCB工藝為何成為首選？

TCB工藝以精準控溫、亞微米精度、可控應力三大優(yōu)勢，成為EIC和PIC異構集成的首選可行方案，完美應對復雜封裝工藝的挑戰(zhàn)：

1. 低溫鍵合（解決熱損傷）：邦頭精準溫度控制在150~200℃（遠低于回流焊的250℃+），僅對凸點局部加熱，避免整體基板升溫，保護熱敏光學元件。  

2. 亞微米級貼裝精度（光耦合關鍵）：實時光學對準+閉環(huán)控制，動態(tài)調(diào)整貼裝頭位置，補償熱漂移，實現(xiàn)超高精度光學對準（亞微米級），CPO實現(xiàn)高效光耦合的關鍵。

3. 無助焊劑工藝（避免光學污染）：采用無助焊劑工藝，避免光學污染，光學界面保持極高的潔凈度。

4. 應力管理（解決CTE失配）：精準力控，施加5~50N柔性壓力，避免脆性PIC破裂；凸點材料創(chuàng)新，采用低模量焊料（如In/Sn合金）或銅混合鍵合，吸收應力。

5. 高密度互連：支持微凸塊間距低至10μm以下，實現(xiàn)電芯片與硅光芯片之間大量的電信號連接（I/O數(shù)量多）。

6. 良好的材料兼容性：CPO封裝涉及多種材料（硅、III-V族化合物半導體、玻璃、有機基板、金屬等），互連工藝需要與這些材料兼容。

普萊信智能——中國TCB設備的引領者

普萊信推出的Loong系列TCB熱壓鍵合機打破國際壟斷，最新推出的Fluxless TCB設備Loong Advance，適用于CPO、HBM、CoWoS、oDSP等TCB工藝，為客戶提供覆蓋研發(fā)、打樣至量產(chǎn)的全閉環(huán)支持，迄今為止，普萊信已經(jīng)為10余家客戶完成TCB的打樣，涉及到2.5D，3D，CPO等多個領域，是國產(chǎn)唯一一家能為客戶提供工藝開發(fā)，打樣和設備的國產(chǎn)廠家。普萊信的DA403COB/COC超高精度固晶機，目前已大批量供貨全球最大的光模廠商，F(xiàn)luxless TCB設備Loong Advance將助力國產(chǎn)CPO廠商實現(xiàn)規(guī)?；慨a(chǎn)和降本增效。隨著CPO向3.2T+時代邁進，TCB將進一步融合激光加熱、銅直鍵合（Cu-Cu Direct Bonding）等技術，作為下一代CPO的關鍵技術，將支撐光電芯片的“摩爾定律”延續(xù)。