普莱信智能发布新一代Fluxless TCB设备，引领CPO封装设备发展

普莱信智能正式发布其新一代的Fluxless TCB 设备 Loong Advance,  该设备采用甲酸还原系统，贴装精度高达±0.5微米，该设备将广泛应用于未来的CPO，2.5D，3D等先进封装和Cu-Cu键合工艺。
 
CPO作为一种革命性的光电集成技术，将传统分离的光学组件包括电子集成电路（EIC） 、光子集成电路（PIC）集成在同一封装基板或中介层（Interposer）上，便构成了光引擎（OE），它被安装在基板上的 ASIC 芯片周围。相较于传统可插拔光模块，CPO将能耗降低50%、延迟压至1纳秒内、信号完整性优化了18dB（63倍）、支持1.6T以上超高带宽、更高集成度等优势，正在高速数据中心、人工智能计算集群和通信网络等领域掀起变革浪潮。
 

 
据权威机构预测，全球CPO市场规模从2024年4600万美元增至2030年81亿美元（年复合增长率137%）。
 
在当前的早期发展阶段，CPO面临热管理（3D堆叠温度>85℃）、封装良率（<85%）、成本高等瓶颈。CPO模块成本数千美元，封装制造占总成本的30%-50%+，需规模化降本，随着技术成熟和量产，这个比例有望大幅下降。
 

 
在CPO封装制造中，EIC和PIC的集成是最关键的步骤之一，英伟达的Spectrum-X Photonics CPO交换机，采用台积电的COUPE技术（基于混合键合的3D封装技术）；英特尔的光学计算互联（OCI）的CPO，采用硅中介层+TCB（热压键合）实现光电集成；博通BCM78909的CPO由台积电代工制造，采用的也是TCB（基于硅中介层的 2.5D 封装技术）。
 
TCB是目前CPO封装最成熟，成本最低的方案，Fluxless的TCB，去除了传统TCB使用Flux可能给光芯片带来助焊剂污染的可能，是未来CPO量产的核心设备。
 
CPO量产的核心挑战

尽管 CPO 在性能和成本方面优势显著，但行业在量产过程中仍需解决诸多挑战：

1. 首先是封装工艺复杂。CPO 系统需要高度复杂的先进封装技术，如热压键合（TCB）或混合键合，还需实现光学耦合的精密集成、严格的测试流程和良率管理，以确保系统可靠性。

2. 其次是硅兼容性问题。业界存在疑问：基于硅的光子集成电路（PIC），尤其是光电二极管（PD），能否在性能上实现足够突破，与采用磷化铟（InP）光电二极管的传统光模块竞争。

3. 再者是耐久性与热管理。由于所有光学组件将紧密封装在交换机 ASIC/xPU 系统内部，组件必须能承受高温并保持稳定性能，这对耐久性和热管理提出了极高要求。

4. 最后是可靠性问题。光引擎（OE）与 ASIC 紧密集成在同一 PCB / 基板上（未来甚至可能集成在中介层上），这意味着生产或运行中只要单个光引擎失效，整个封装（包括高成本的交换机或 xPU 芯片）就可能报废。因此，封装前对光引擎的测试至关重要，直接影响产品良率和可靠性。
 
TCB工艺为何成为首选？

TCB工艺以精准控温、亚微米精度、可控应力三大优势，成为EIC和PIC异构集成的首选可行方案，完美应对复杂封装工艺的挑战：

1. 低温键合（解决热损伤）：邦头精准温度控制在150~200℃（远低于回流焊的250℃+），仅对凸点局部加热，避免整体基板升温，保护热敏光学元件。 

2. 亚微米级贴装精度（光耦合关键）：实时光学对准+闭环控制，动态调整贴装头位置，补偿热漂移，实现超高精度光学对准（亚微米级），CPO实现高效光耦合的关键。

3. 无助焊剂工艺（避免光学污染）：采用无助焊剂工艺，避免光学污染，光学界面保持极高的洁净度。

4. 应力管理（解决CTE失配）：精准力控，施加5~50N柔性压力，避免脆性PIC破裂；凸点材料创新，采用低模量焊料（如In/Sn合金）或铜混合键合，吸收应力。

5. 高密度互连：支持微凸块间距低至10μm以下，实现电芯片与硅光芯片之间大量的电信号连接（I/O数量多）。

6. 良好的材料兼容性：CPO封装涉及多种材料（硅、III-V族化合物半导体、玻璃、有机基板、金属等），互连工艺需要与这些材料兼容。


 
普莱信智能——中国TCB设备的引领者

普莱信推出的Loong系列TCB热压键合机打破国际垄断，最新推出的Fluxless TCB设备Loong Advance，适用于CPO、HBM、CoWoS、oDSP等TCB工艺，为客户提供覆盖研发、打样至量产的全闭环支持，迄今为止，普莱信已经为10余家客户完成TCB的打样，涉及到2.5D，3D，CPO等多个领域，是国产唯一一家能为客户提供工艺开发，打样和设备的国产厂家。普莱信的DA403COB/COC超高精度固晶机，目前已大批量供货全球最大的光模厂商，Fluxless TCB设备Loong Advance将助力国产CPO厂商实现规模化量产和降本增效。随着CPO向3.2T+时代迈进，TCB将进一步融合激光加热、铜直键合（Cu-Cu Direct Bonding）等技术，作为下一代CPO的关键技术，将支撑光电芯片的“摩尔定律”延续。