COUPE是什麼？台積電把「光」送進晶片，輝達成為最早客戶

8月初，負責輝達高速傳輸的網路事業資深副總裁夏納（Gilad Shainer）宣布，今年會進入量產。

矽光子時代真的來了
算力撞上銅線極限，非用光不可

不過，路博邁董事總經理侯明孝觀察，含有COUPE交換器托盤的機櫃，頂多貢獻一季，「今年比較是宣示、象徵性量產，明後年量才比較明朗。」

台積COUPE平台有人用，也進入量產，這是過去一年炒作得震天價響的矽光子，首次落地。

2026年可謂矽光子元年，宣示由矽主導半世紀多的半導體，正進入新時代。

台積電副共同營運長張曉強說，COUPE是繼CoWoS之後，下一個要記住的字。（台積電提供）

跟矽晶圓的摩爾定律時代不同，光的領域尚無路徑與規則可言。也就是說，如果台積能率先訂出一條航道，眾人追隨，將是台積未來的新關鍵護城河。

為何此時非用上光不可？關鍵在於銅線的物理極限。

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AI資料中心裡成千上萬顆交換器和處理器晶片，必須不停高速傳送資料。過去晶片主要靠銅線傳輸電訊號，但傳輸速度愈快，訊號衰減愈嚴重、能傳的距離就愈短，已逼近物理極限。

但「光」傳輸不同，好處是頻寬極大、幾乎不發熱，且訊號能長距離傳輸而不衰減，徹底解開銅線的傳輸瓶頸。

簡單來說，銅傳輸一旦飆高速，不但走不遠，又非常耗能。光傳輸則又快、又遠、效率高，能讓AI資料中心突破頻寬瓶頸。

光進晶片三階段
做封裝的人，破解光學難題

但要讓光與矽相遇，何其困難，台積電的COUPE都得分三階段推進。第一階段，就是今天主流的可插拔光模組，插在機殼前面板，做完光電轉換，訊號走一段銅線才到交換器晶片。

今年推進到第二階段，交換器晶片和光子引擎透過CPO封裝在同一片載板上，中間那段銅線就此消失。主要用在伺服器之間、或伺服器內不同運算單元的通訊。

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但這兩階段，光都只走到交換器旁。第三階段才是大魔王，台積要把光子引擎推進到運算晶片GPU旁，一起放上中介層，供應鏈預計2028年後才會實現。

「光子引擎要愈靠近GPU，但我們做光的人覺得很困難，」一位光檢測廠總經理坦言，「光怕熱，把光子引擎放在運算晶片旁，良率很難提高。」

雖然論文2021年才發表，但在台積內部有關COUPE的討論，可追溯到2009年。當時台積先進封裝團隊的研發工程師被調去做先進封裝3D IC。那時他們就在想，有一天電傳輸將不敷使用，怎麼辦？

改用光來傳輸是學界的老題目，前董事長劉德音、現任副共同營運長張曉強，念書時就做過矽光子相關研究。

2020年前後，研發團隊將COUPE想法往上提報，得到的第一個反應仍是懷疑。「是不是又狼來了？」眾人問，因為這題做了幾十年都無法開花結果。

但這次不一樣。「因為這群研發工程師不是做光的背景，他們是做封裝的，」一位了解台積電的半導體業高層分析。

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「我們並非從零開始，」台積解釋，台積的優勢是使用SoIC 3D堆疊技術，將先進製程的電子晶片和特殊製程的光子晶片堆疊一起，算是先進封裝的一環。

雖然技術基礎源於邏輯晶片堆疊並量產多年，但應用到光學領域時，還是需要高度客製化與克服極大技術難度。目前先在台積竹南和嘉義的先進封裝廠生產。

由於矽不會發光，光子引擎要啟動，得將外掛的雷射光，透過光纖陣列單元（FAU）把光訊號接進晶片。

封裝人與光學人的最大差異，就在光怎麼進、怎麼出。

這名半導體業高層解釋，光學人會追求切面最小、讓光直直進入的邊緣耦合（EC），讓損耗最低。

但封裝人優先考量的是量產與系統可行性，反而選了看似損耗大、結構複雜的光柵耦合（GC），讓光轉90度垂直射出。利用晶片表面較大的面積，光纖較好對準與固定。這種追求整體穩定度的封裝思維，才讓光子引擎能走出實驗室，進入大規模應用。

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摩爾定律外的護城河
台積定標準，維持規模經濟優勢

在矽光子時代，台積電要賣的，絕不只是一顆光子引擎，而是一套讓所有人遵守的規格。

台積對《天下》直言，「光學技術並無類似電子技術中的摩爾定律，可以提供標準、統一的方向。」

劉德音曾比喻摩爾定律，就像在隧道裡往前走，愈往前愈窄、愈難，「但方向是很確定的。」

而「先進封裝就是出了隧道的場景，」一名半導體業高層說，「出了隧道，就沒有定律了，任何可能性都有。」

這帶給以規模經濟、學習曲線為競爭優勢的台積電，一些困擾與機會。

正因光學技術「小量多樣、百花齊放，各有所長」，若每位客戶都指名要整合自己獨門光學技術，彼此又互不相容，「在晶圓製造環節就容易分散研發資源，更遑論可達到規模經濟，」台積書面回覆道。

既然隧道外沒有路標，台積就先來畫一條。「COUPE在設計初步階段，便以『標準化插座』為初心，」台積形容。

「也要台積這樣的公司，才有辦法推標準，」工研院電光系統所所長張世杰直言。規則和標準訂出，供應鏈才能順利邁向量產，「這對台積也是一道護城河。」

這道標準的護城河，讓台積未來不只做光子引擎，還可以做整個CPO封裝，業務組合更多元。

譬如，輝達用COUPE，封裝也交由台積，是完整的台積套餐。也可以像通訊晶片大廠博通，用台積的COUPE，再找別人做封裝。

打造這道光的護城河有多難？《天下》訪問英特爾前執行長、現為創投Playground Global合夥人季辛格，他直言，英特爾研發矽光子超過20年，雖已在數據傳輸商業化，但光學連接始終沒有和核心運算晶片整合。

「最難的不是技術突破，而是建立可量產的平台與供應鏈，」他認為，台灣難以複製的生態系，是矽光子商業化的關鍵。生態系背後推手，正是台積。

台灣供應鏈全鏈挺進
挑戰不可能，提前卡位CPO商機

「CoWoS是邊走邊看，爆量後才開始加緊在地化，」侯明孝比較，「但COUPE從開始推動就有台灣供應商。」

一名本土檢測廠高層透露，早在4年多前，COUPE還沒對外推，相關研究就開始了，「客戶沒什麼經費，我們跟著他們研發團隊一起研究，」客戶就包括台積。

業者看好的是，電和光子晶片的異質整合，還有連故障都需要重新分析的商機。

至於FAU，更有多家本土業者挺進，譬如上詮、波若威。

2021年，COUPE論文發布當年，上詮董事長林松福就延攬台積出身的胡頂達擔任總經理，引進半導體人才，建構跨入半導體業的能耐。台積在2024年公布矽光子產業聯盟成員名單，上詮成為入列的本土光通訊業者。

順著這條鏈往下數，台廠已經卡進不少位置。不只FAU，雷射磊晶有聯亞；檢測分析有閎康、宜特、旺矽；封裝相關設備則有一批CoWoS老班底如萬潤、鴻勁等。

「要找配合度高的供應商解決問題，拚良率，」侯明孝說，要長出一個生態系，台積需要最願意配合的供應商，「這只有台灣的半導體供應鏈能做成。」

他預期，COUPE一旦進入第三階段，光子引擎從載板再整合到中介層，客戶對台積的依賴會更高。

面對COUPE和CPO的最後一哩，台灣供應鏈都在拚。

檢測大廠閎康科技董事長謝詠芬，8月初剛宣布處分中國據點8成股權，把資金挪到美日據點，因應客戶高漲的先進封裝與CPO檢測需求。「這真是百年一遇，」她對記者讚嘆，要把矽與光封裝在一起，幾乎沒有一項相容。

首先，是光對不準。光要進出，靠的是貼在光子晶片上的FAU，它就像一個Type-C插座，一端是幾十根光纖，一端是晶片。每根光纖各自對準，整組陣列再對準晶片。「要對準兩次，找光、鎖光，非常困難，」光循科技營運長方彥翔形容，容許偏差只有奈米等級。

剝除外層的裸光纖像乾粉絲，軟到不易固定與對準，「以前是一根，現在一次就是40、80、160根，」林松福形容，要拿玻璃絲在極小空間精準對位，還得通過高溫，幾乎是「不可能的任務」。

第二個痛點是溫度。矽耐熱遠高於其他材料，但其餘物質溫度一高，材料就會亂跑，會讓對好的位跑掉，封裝一受熱就會翹曲。

一名矽光子供應鏈業者形容，這些關卡簡直「強人所難」，但還是咬著牙撐著。「再難都要做，」他說，因為這是千載難逢的機會。

「我們設備商最怕一成不變的製程，20年都一樣就沒機會，」一名封裝設備業者也形容自己「疲憊，卻振奮。」

矽光子封裝痛點
插拔仍是主流，雷射還沒到位

一方面要克服COUPE和CPO製程挑戰，另一方面，規格與標準都尚未定於一尊，可插拔光模組的主流地位可能持續更久。

張世杰不諱言，可插拔光模組仍然是當前主流。封裝之後，一顆壞就整組壞、無法插拔抽換，這個成本讓客戶仍舊猶豫。

台灣第二大半導體晶圓代工廠聯電，就專注做可插拔光模組。

7月，聯電新加坡第3期廠量產12吋光子晶片，為新加坡矽光子晶片設計公司Silith客製製程，做的是可插拔光模組。

黃仁勳6月出席光通訊大廠Coherent在德州6吋磷化銦晶圓產線動土典禮，顯示他鞏固料源的企圖。（取自Coherent官網）

但整個矽光子量要擴大，還有兩大瓶頸：上游材料和雷射。

矽光子製程需要雷射光，但關鍵材料「磷化銦」大缺貨。

全球能穩定量產的高功率雷射廠，僅祥茂、Lumentum與Coherent3家。祥茂董事長林誌祥指出，矽光子用的1顆300毫瓦高功率雷射，佔用的產能約傳統雷射的8到10顆。「我們3家加起來，總產量也不夠市場需求，」林誌祥說。其餘廠商要加入，光客戶認證得2年。

台灣在晶圓製造、先進封裝、載板、電性測試都很強，最不成熟的正是雷射。上游基板仰賴日本與中國，下游設計製造也欠缺，僅雷射磊晶有聯亞在生產。

但這場光的革命裡，台積的護城河有多堅固？季辛格觀察，台灣把先進製程、封裝、系統製造、熱工程與供應鏈執行，整合到難以複製的水準。

「台積的地位，是建立在成為生態系統中，值得信賴的製造平台，」他認為，在下一個時代，機會將屬於能打造可信的整合平台、並跨越多重技術供應鏈的公司。

這也正是台灣努力站上的位置。

COUPE到底是什麼？關鍵5問答

（雜誌原標題為：台積稱霸矽光子COUPE。責任編輯：黃韵庭）