村田揭 CPO 技術藍圖 鎖定 AI 資料中心、2032 年整合光電熱技術
Celine
聚焦光調變器、陶瓷基板與高速配線 打造新一代光互連方案
日本電子零組件大廠、被動元件龍頭村田製作所（Murata）公布 AI 資料中心共同封裝光學（CPO）技術路線圖，將以光調變器、封裝基板及配線技術三大主軸推進，目標在 2032 年前逐步整合光學、電氣與散熱功能，打造新一代高頻寬、高密度光互連產品。
村田今年三月已在光通訊展 OFC 2026 首度展示 CPO 解決方案，如今進一步公布技術開發方向。隨著 AI 資料中心持續朝高頻寬、高速及高密度發展，CPO 透過將光引擎直接配置在交換器 ASIC 等晶片附近，縮短電訊號傳輸距離，並以光訊號取代部分銅線傳輸，有助降低訊號損耗及功耗。
在 CPO 架構下，原本位於機櫃外部的光引擎被移至主機板、並靠近運算晶片，因此對高速光調變、高密度封裝及高速配線技術的要求也同步提高。
TFLN 光調變器今年 Q4 送樣 2028 年拚量產
村田目前積極開發薄膜鈮酸鋰（TFLN）光調變器，主要應用於光子整合電路（PIC），負責將電訊號轉換成光訊號，將資料載入由光引擎雷射產生的光線中。
TFLN 是將鈮酸鋰（LiNbO3）加工成薄膜形式，村田將運用過去在手機表面聲波（SAW）濾波器領域累積的材料與製程技術，切入高速光通訊應用。由於鈮酸鋰可根據電訊號快速改變光的特性，適合高速光通訊需求。
村田目標是讓 TFLN 光調變器具備超過 100GHz 的電光（EO）頻寬，以及每通道 400Gbps 以上的傳輸速度，同時支援以單一雷射產生多通道光訊號的架構。
依照目前規畫，村田預計在 2026 年第 4 季完成 TFLN 光調變器首批樣品，並自行掌握 LNOI（Lithium Niobate on Insulator）晶圓及元件製程技術，目標 2028 年進入量產，2030 年進一步將單通道傳輸速度提升至 800Gbps。
應用範圍也將從 CPO 擴大至長距離傳輸所使用的相干通訊、波長分波多工（WDM）及量子通訊等領域。
LTCC 陶瓷基板導入散熱與光波導 2030 年擴至 200mm
在 CPO 封裝基板方面，村田選擇陶瓷材料，主要看中陶瓷相較有機基板具備更高熱傳導率、較低吸濕率及較佳的高頻訊號特性，可提高產品在溫度、濕度變化下的可靠度，也能降低高速訊號傳輸損耗。
村田目前開發低溫共燒陶瓷（LTCC）基板，透過多層陶瓷及金屬配線堆疊，實現高密度封裝。目前已完成 125mm 規格、支援每通道 400Gbps 高速電訊號傳輸的樣品，試作週期約三個月。
下一階段，村田預計在 2028 年推出內建被動元件並整合散熱功能的 LTCC 基板，同時將重新佈線層（RDL）嵌入基板，使 LTCC 不僅負責電訊號傳輸，也能進一步支援電力穩定及散熱。
到了 2030 年，村田規畫在基板內形成光波導，並將面板尺寸擴大至 200mm，最終希望把電訊號、電力供應、熱管理及光訊號傳輸整合在單一陶瓷封裝中。
LCP 柔性配線布局 2032 年整合電、光配線
除了光調變器及封裝基板，村田也將液晶聚合物（LCP）導入光引擎周邊配線。LCP 可加工成薄膜，具備高速傳輸及可彎折特性，且彎折後能維持特定形狀，適合 AI 資料中心高密度封裝下的空間限制。
目前村田已完成 LCP 高速電訊號傳輸基板樣品，可支援每通道 400Gbps 級高速電訊號。由於基板具備柔性，可依照雷射光源等元件位置調整配線，同時具備耐高溫特性，可應用於回焊等高溫製程。
村田下一步計畫在 2030 年替 LCP 基板加入光配線功能，包括光波導、光耦合器及光訊號間距調整的光節距轉換器，2032 年則進一步整合電氣配線與光配線，讓系統可依傳輸距離選擇較適合的電訊號或光訊號傳輸方式，並研究多層光訊號交叉配線架構。
從零組件走向系統整合 光電熱共同設計成核心
村田此次 CPO 技術布局並非單純開發單一光學零組件，而是希望將光調變器、封裝基板及高速配線整合成完整光通訊系統，並透過「光－電－熱共同設計」（Opto-Electro-Thermal Co-design），從系統層級最佳化整體效能。
村田表示，AI 資料中心朝大容量、高速及高密度發展後，單純提升個別光元件效能已不足以滿足需求。光元件效能提升後，必須同步處理高速電訊號的高頻特性，而當元件密度提高，散熱及熱管理也將成為關鍵課題。
因此，村田將結合 TFLN、LTCC 及 LCP 等自身技術，並與外部業者合作，從光學、電氣及熱管理等面向進行系統級整合。
不過，CPO 仍面臨維修與零組件更換的挑戰。由於光引擎與 ASIC 整合在同一封裝內，相較傳統可拆卸式光模組，發生故障時的零件更換與維修難度更高，村田目前也正研究不同封裝結構及解決方案。
目前村田將優先掌握超大規模資料中心業者（Hyperscaler）的系統規格需求，再據此針對 CPO 所需頻寬、光學效能、電源完整性（Power Integrity）及熱管理進行整體設計。隨著 AI 資料中心持續提高運算密度，CPO 也正從單純的光通訊技術，逐步走向光、電、熱全面整合的系統級技術競賽。
