從一張草圖到技術突破 迎來量產契機

台積電力邀大立光加入ＣＰＯ供應鏈生態圈，讓技術突破嶄露新曙光。不過，這項預計於二○三○年量產的先進封裝技術能否成功，決定權還在台積電的大客戶手上。

文／陳碧珠


▲台積電副共同營運長張曉強樂觀預期，COUPE將會成為AI時代關鍵字。取自台積電官網

▲資料來源：陳碧珠整理 製作：財訊雙週刊
「未來COUPE將和今天的CoWoS一樣家喻戶曉，成為ＡＩ時代的熱門關鍵字。」五月中，台積電副共同營運長張曉強在年度技術論壇上向與會者預告。這個看似嶄新的概念，在台積電內部已醞釀了近七年，如今正從概念走向量產。

現階段，台積電全力發展名為COUPE（Compact Universal Photonic Engine，緊湊型通用光子引擎）的光封裝平台，其目的就是要將光電轉換位置，推進至封裝基板上，解決ＡＩ資料中心晶片間銅線傳輸的功耗與延遲瓶頸。簡單說，傳統銅線就像數據卡在車水馬龍的市區，若在晶片旁裝上光引擎，數據就像穿過任意門，不用踩油門一秒抵達目的地。

起步：從技術演進 看見平台的起點

「很多人以為，COUPE是生成式ＡＩ興起後才誕生的新技術，事實並非如此。」一位台積電供應鏈人士透露，早在二○一九年前後，台積電3DIC團隊便開始思考，如何讓光整合到電晶片，並導入先進封裝。然而，據悉團隊第一次向高層單位簡報時，得到的反應卻是半信半疑，甚至有副總級主管半開玩笑反問：「你們是在講真的，還是在幻想？」

這樣的質疑並不難理解，因為當時光通訊主要仍應用於電信設備、交換器及傳統資料中心，目的只是提升系統與系統之間的傳輸效率；全球並不是沒有矽光子、光收發器或光模組等技術。但沒有人相信，光會一路走進晶片封裝，更遑論成為ＡＩ晶片架構的一部分。

據了解，當時團隊為了說服公司支持這項構想，會議上展示的是一張張工程師親手繪製的光封裝架構圖，而這些草圖也正是台積電第一次提出將電晶片（ＥＩＣ）、光子晶片（ＰＩＣ）整合成光引擎（Optical Engine），並與CoWoS共同封裝的構想，成為後來COUPE平台的起點。

這條技術路徑的演進，也能從台積電近年的公開論文清楚看見。二一年，台積電首度於ＩＥＥＥ電子元件與封裝技術會議，提出可與主晶片共同封裝的光電異質整合架構，COUPE平台在業界第一次亮相。二四年，進一步把過去放在系統連接的光纖陣列單元（ＦＡＵ）納入到半導體製程，與CoWoS共同設計。二五年，台積電導入微環光調變器（ＭＲＭ），使整體光引擎尺寸成功進一步縮小，讓光封裝能朝更高頻寬、更低功耗的方向發展。

關鍵：輝達推一把 COUPE躍上台面

值得注意的是，台積電光封裝依序分三階段逐步推進。第一階段的光引擎仍置於ＰＣＢ板上，尚未真正進入封裝；第二階段整合至CoWoS封裝基板，才算是第一代COUPE；第三階段則是要將光引擎整合至中介層，這個階段的光引擎最靠近ＧＰＵ核心，大幅降低功耗、提升頻寬效率。

然而，這一步步推進的背後，真正關鍵的其實並不是技術。一位熟悉COUPE發展的人士透露，台積電每一項新平台從研發走向量產，最大的挑戰往往是有沒有客戶願意率先採用。「就像當年的CoWoS，初期同樣歷經不少挑戰，後來先用簡易版獲蘋果採用，再獲輝達ＡＩ晶片導入，一路供不應求。」

如今，COUPE也走上相同道路。元澄總經理王亦倢觀察，輝達二三年率先提出ＧＰＵ光互連概念，讓光從過去停留在近光學封裝（ＮＰＯ）等外部光模組，逐步走向ＧＰＵ封裝內部，也讓台積電多年投入的COUPE平台，有了真正可發揮的舞台。「沒有輝達，COUPE可能走不到今天。」一名台積電資深元老如此形容。

然而，當光真正走進晶片封裝後，影響良率高低的關鍵，不再只是光晶片，還有ＦＡＵ。原因在於，光封裝不像電子封裝具有較大的容錯空間，只要光纖偏移幾個微米，光的色散便會快速增加，大幅影響光訊號傳輸效率。之光半導體創辦人陳昇祐指出，ＦＡＵ不只是光纖與光晶片之間的連接器，而是負責光控制、光路對位與光束聚焦的關鍵樞紐。

目前，台積電COUPE的瓶頸是如何把光纖與光引擎，以極高精度完成對位與整合。據悉，台積電評估ＦＡＵ合作夥伴時看重兩項能力：一是ＦＡＵ整合能力；二是主動光學對位（Active Alignment）能力。

今年三月，台積電在ＳＥＭＩ（國際半導體協會）矽光子論壇公開提及ＦＡＵ合作的對象是上詮。據悉，上詮總經理胡頂達除了曾經任職台積電，與現任台積電共同營運長米玉傑也是台大電機校友，關係深厚。不過，市場傳聞，在上詮面臨良率的瓶頸下，台積電不得不再力邀大立光成為ＦＡＵ合作夥伴。


▲2024年台積電、日月光主導的矽光子產業聯盟成立大會正式成軍。彭世杰／攝
展望：持續擴編團隊 爭取客戶認同

目前，台積電COUPE團隊正隨著超微、博通、谷歌等大廠加快跟進輝達腳步而不斷擴編。據了解，台積電COUPE最初由已退休的余振華領軍建立平台架構，至今整個光封裝團隊已擴編至上千人，包括王垂堂、邱文智、陳明發等處長級主管都是在台積電待過二十年以上的老將。

不過，根據台積電技術藍圖，今年量產的COUPE平台仍停留在CoWoS基板階段；進一步整合至中介層的下一代COUPE，由於技術門檻極高，最快恐怕也要等到二○三○年前後。然而，無論台積電COUPE所催生的新生態系能否成功，未來商機要能大爆發，決定權還是台積電的大客戶要不要採用。

… 本文摘錄自 《財訊》 2026/8月 第770期