シリコンフォトニクスが量産へ加速　CPOパッケージングとテストが鍵に

シリコンフォトニクスとコパッケージ光技術（Co-Packaged Optics、CPO）は、技術検証から商業化および量産へと徐々に移行しています。2026年下半期には、TSMC、力成（PTI）、訊芯-KYなどの企業が関連する進捗を順次発表しており、国際市場でもCPOスイッチの少量出荷が見られ始めています。光学部品がGPU、ASIC、高速スイッチにさらに近づくにつれて、パッケージング、光結合、およびテストも、従来の電子パッケージングとは異なるプロセスの要求に直面し始めています。

CPOの実際の製品が登場し始め、量産スケジュールが順次明らかになる

CPOがAIデータセンターで重視されているのは、主に高速コンピューティングがもたらすデータ伝送の需要に関連しています。CPOは、光学エンジンをスイッチASICやコンピューティングチップの近くに統合し、高速電気信号の伝送距離を短縮した上で、光ファイバーを利用してデータ伝送を行うことで、光学部品をチップのパッケージングアーキテクチャにさらに組み込みます。

市場の進捗を見ると、CPOはすでに実際の製品が登場し始めています。TrendForceは2026年7月に、NVIDIAが一部のパートナー向けに次世代Spectrum-X CPOスイッチを出荷しており、Broadcomの51.2T Bailly CPOスイッチも継続して少量出荷されていると指摘し、CPOが正式に量産段階に入ったとの見解を示しました。NVIDIAのSpectrum-X CPOスイッチはNVIDIAとTSMCが共同開発したもので、COUPE先端パッケージング技術を採用し、スイッチング容量は400 Tb/sに達し、2026年下半期には生産能力がさらに拡大する見込みです。

台湾企業の製品の進捗も順次明らかになっています。TSMCの先端パッケージング技術開発副総経理である徐国晋氏は、8月のシリコンフォトニクス国際フォーラムで、シリコンフォトニクスはすでに光トランシーバーの主流形態となっており、2027年には市場シェアが50%を超える見込みであり、2026年下半期にはメーカーがCPOの量産に投入する予定であると述べました。

パッケージング・テスト業者については、力成（PTI）が2026年末に光学エンジン部品を少量生産し、2027年にシリコンフォトニクスCPOスイッチを量産できると明らかにしました。訊芯-KYは、TSMCとCOUPE技術プラットフォームで協力し、後工程の光学エンジンを展開していると言及し、グループとしてすでに51.2Tおよび102.4T CPOの量産能力を備えていると述べました。

現在公開されている情報から見ると、CPOはすべての製品が同時に量産に入るわけではなく、光学エンジン、CPOスイッチ、システム統合などの異なる製品段階に応じて段階的に導入されます。TrendForceも、2026年はCPOが量産に入る初期段階であり、2027年から2028年はその後の導入拡大に向けた重要なタイムウィンドウであると指摘しています。

光学部品のパッケージングへの組み込みが、プロセスに新たな要求を提示する

CPOと従来のプラガブル光モジュールの重要な違いの一つは、光学部品がスイッチASICやコンピューティングチップにさらに近づくことです。これにより、パッケージングの際には、チップと電気的接続の処理に加えて、光結合、光ファイバーの位置、および熱管理などの問題にも対応する必要があります。

例えば、光信号を効果的に結合させるためには、光学エンジンと光ファイバーの間で正確な位置関係を維持する必要があります。位置や角度にずれが生じると、光損失が増加し、光出力や信号品質に影響を与える可能性があります。TrendForceも、光ファイバーの調芯、熱管理、およびテストコストを、CPOの量産において克服すべき主な技術的障壁として挙げています。

ASEが公開したCPO技術資料ではさらに、着脱可能な光ファイバーアレイ（Fiber Array Unit、FAU）は修理やアップグレードに役立つものの、依然としてサブミクロンレベルの調芯精度や、複数回の挿抜後に再現性を維持する問題に直面する必要があると指摘しています。ASEはまた、ウェハレベルの光結合などの方法を通じて、結合の許容度と組み立ての量産可能性を高めることを提案しています。

これは、CPOのパッケージングにおいて、装置に十分な生産速度が求められるだけでなく、光学的な調芯精度とプロセスの再現性も両立させなければならないことを意味します。調芯の誤差は、パッケージングの外観や寸法の問題にとどまらず、その後の光学性能や製品の歩留まりに直接影響を与える可能性があります。

テストは信号の有無だけでなく、光学性能の確認も必要

CPOが量産に入った後、テストも従来の電子パッケージングに比べて多くの項目が追加されます。

電気的テストに加えて、光損失、光出力、光ファイバーの結合効率、および高速信号に関連する性能を確認する必要があります。CPOは電子部品と光学部品を同時に統合しているため、テストプロセスでも電気信号と光信号を同時に処理しなければならず、その結果、テストの複雑さが増加します。

TrendForceは今年7月のCPOテストに関する研究で、現在業界には統一されたテスト基準が欠けており、一部のプロセスも手作業に大きく依存しているため、テストがCPOチップの量産における重要なボトルネックになっていると指摘しています。研究によると、一部のPICテストでは、光損失、偏波依存損失、応答度、導波路伝搬損失、および光クロストークなどの項目の測定を行う必要があります。さらに、光学プローブの正確な調芯も、テストプロセスにおける重要な課題となっています。

ASEもすでに光学エンジンのテストに対して相応のアプローチを提案しています。公開された技術資料によると、複雑なCPO組み立てプロセスの歩留まりを維持するためには、光学エンジンを最終パッケージングの前にテストおよびスクリーニングを完了させる必要があります。ASEは、両面ウェハレベルのテストに自動テスト装置（ATE）と着脱可能な光学インターフェースを組み合わせることで、まず光学エンジンの品質を確認し、その後に後続のパッケージングを行うことを提案しています。

このアプローチは、一部のテストをパッケージングの前に前倒しするものです。光学エンジンが最終パッケージングに入る前に品質を確認できれば、問題のある製品が最後まで進んでから発見されるリスクを低減でき、全体のパッケージングの歩留まり向上にも役立ち

CPOが徐々に量産段階に入るに伴い、台湾のテストおよび装置メーカーも関連技術への参入を開始しています。メディアの報道によると、閎康はシリコンフォトニクスとCPOの検査サービスを展開し、漢民測試はドイツの自動化装置メーカーであるFicontecと提携してシリコンフォトニクステストを展開しており、穎崴はウェハテスト分野でCPO関連プロジェクトに継続的に投資しています。

TrendForceの研究でも、CPOのテストには電子および光学テスト能力を同時に備える必要があると指摘されており、台湾ではすでにMPI、致茂、旺矽、訊利康、MSSなどのメーカーが関連するテストソリューションを提供または展開しています。これは、CPOがもたらす需要が、光学部品やパッケージングから、ウェハテスト、光学プロービング、自動化テスト装置へと徐々に拡大していることを示しています。

CPO量産後も、パッケージングとテストが引き続き鍵となる

現在、CPOは技術検証から徐々に少量出荷および量産へと移行していますが、製品やメーカーによって進捗には依然として差があります。光学エンジンが高速コンピューティングやスイッチのパッケージングにさらに統合されるに伴い、光学アライメント、光学エンジンの歩留まり、テスト効率、自動化が、今後の生産拡大において継続的に改善すべき要素となります。

パッケージングおよびテストメーカーにとって、CPOがもたらす変化は光学部品の追加にとどまらず、本来電気特性を中心としていたパッケージングおよびテストのプロセスにおいて、光学および電気特性を同時に処理する必要が生じることです。CPOが少量生産からより大規模な導入へと徐々に進む中、光学アライメント、パッケージングの歩留まり、テストプロセスを安定した量産プロセスにどのように統合するかが、今後の産業発展における重要な課題となります。

画像出典：Wikimedia Commons／Silicon Photonics 300mm wafer，CC BY-SA 4.0