技術_光電芯片
定義
光電芯片（Photonic / Optoelectronic Chip）是光模塊與 CPO 系統的核心有源器件，負責完成光/電訊號的轉換、調製、放大與傳輸。主要包括：
- PD（Photodetector，光探測器）：接收光訊號→電訊號
- Driver（驅動芯片）：電訊號放大，驅動調製器
- TIA（Trans-Impedance Amplifier，跨阻放大器）：PD 輸出電流→電壓，配合 ADC 前端使用
- EML（Electro-absorption Modulated Laser）：電吸收調製雷射，整合雷射與調製器
- CW Laser（連續波雷射）：硅光模塊外部光源
- DSP（Digital Signal Processor）：數位訊號處理，用於 LPO/傳統光模塊
圖解
圖（光通訊簡報，2025-03）：EML（Electro-absorption Modulated Laser）結構截面——左側 DFB LD（分布反饋雷射）施 LD bias（電流 I）驅動 MQWs 有源區發光；右側 EAM（電吸收調製器）施 EA bias（電壓 V）控制光吸收完成調製；HR/AR coating 控制光腔反射，光從 Ultra-low AR 端輸出。EML 把光源與調製器整合在同一 InP 芯片，是傳統可插拔光模塊主流發射器件，與 TFLN（外部調製路線）和 Si MZM（矽光路線）並行競爭 1.6T+ 應用。
技術原理
供需緊張程度排序（2026 年，最緊到最寬鬆）
200G PD（缺口 60–70%）> Driver > TIA（相對緩和）> DSP（最寬鬆）
PD（光探測器）
200G PD 是 2026 年最緊缺的光電芯片：
| 項目 | 數值 |
|---|---|
| 缺口率 | 60–70%（2026 年） |
| 單顆售價 | 2–3 USD（vs 100G PD 的 0.6–0.8 USD） |
| 晶圓尺寸 | 主要 4 英寸 InP |
| 單顆 Die 面積 | ~350 × 350 µm |
| 每片 4” 晶圓產出 | 4–5 萬顆 |
| 能交付比例 | 訂單的 60%+ |
| 2026 出貨 | >2,000 萬只 |
| 2027 出貨 | 5,000–6,000 萬只 |
量產廠商（全球，2026 年僅有）：Macom 和 博通。
材料瓶頸：受限於上游 InP（磷化銦）晶圓基板；主要採購日本住友，同時導入通美（AXT）。InP 基板漲幅 20–30%（剛過去季度已調整）。
800G 和 1.6T 光模塊的 PD 用量皆為 8 顆（Die size 基本一致）。
TIA（跨阻放大器）
| 項目 | 數值 |
|---|---|
| 全球唯一量產 200G TIA 廠商（2026 年） | Marvell |
| 其他廠商 | Macom（2026 年底 / 2027 Q1），Semtech（差不多） |
| 單顆售價（2026） | 30–40 USD |
| 2027 預期價格 | 20–30 USD（降幅 ~30%） |
| 製程代工廠 | GlobalFoundries、ST（歐洲）、Tower，產能無瓶頸 |
| 每個模塊 | 2 顆 TIA |
Driver（驅動芯片）
- LPO 1.6T 限制：800G LPO Driver EQ 均衡能力 8–10 dB，1.6T LPO 需要 20 dB，現有技術無法實現→ 1.6T LPO 量產至少兩年後。
- CPO 中 Driver 角色：
- TSMC + NVIDIA microled CPO：無需獨立 Driver 和 TIA（全部 TSMC 內部完成）
- 博通 CPO 方案（硅光）：仍需 Driver 和 TIA，預計 2027 下半年 / 後年量產
DSP（數字訊號處理器）
- 頭部 Broadcom 和 Marvell DSP 已被北美客戶鎖定（合計 >85%）
- 第三大供應商 MaxLinear：已開始與騰訊/字節/阿里接洽（在三星流片，供應相對保障）
CPO 中的光電芯片格局
| CPO 方案 | 調製器 | Driver/TIA | 特點 |
|---|---|---|---|
| TSMC + NVIDIA（microled） | TSMC 內部 microled | 無需獨立 Driver/TIA | 台積電 SoIC-X 混合鍵合 |
| 博通 CPO（硅光） | SiPh PIC | 需要 Driver + TIA | 2027 H2 量產 |
| 通用 CPO 光引擎 | TFLN 調製器 + CW | Driver（EIC）+ TIA | 64 組/系統 |
一個 CPO 系統（3.2T/6.4T 光引擎）：64 個 Driver + 64 個 TIA（32 通道，每光引擎各 4 顆，一 CPO ASIC 搭配 16 個光引擎）。CPO 中 Driver/TIA die size 比光模塊更小，單通道成本約可插拔模塊的 50%。
EML／CW 的有效產能與篩選損耗（Coherent 專家觀點）
memo_EML_InP_CW_ELS_NPO_CPO專家觀點_日期不詳 將「晶圓面積增加」與「可交付晶片增加」拆成兩件事：3 吋轉 6 吋的理論面積約為 4 倍，但新尺寸仍須通過磊晶、應力釋放、溫度循環、調製製程與封裝後分測，初期不可能把全部舊產線一次轉換。使用者已確認講者是 Coherent 專家、文中「公司」是 COHR.US(coherent)；來源並稱 200G EML 與 100／400mW CW 的單片良品數偏低，200G EML 在外加調製器製程的損失尤其明顯，尚待公司公告或量產資料交叉驗證。
| 觀察項目 | 專家說法 | 解讀 |
|---|---|---|
| 100G EML 晶片價格 | Lumentum 約 US6.5；Lumentum 曾由約 US7 | 僅能視為採購／報價口徑的 estimate，不能與整顆光模組或不同世代 EML 單價直接比較 |
| 70／100mW CW | 1.6T 矽光模組可能仍用 4 顆，實際功率由 PIC 調變與光路能力決定 | 終端驗證看整體 Spec；CW 的溫漂一致性比名目功率差異更關鍵 |
| 200G EML、400mW CW | 良率顯著低於成熟 100G EML／70–100mW CW | 高功率與高速產品的有效供給不能用晶圓面積線性推估 |
| COB 後分測 | 專家估計良率僅九成多，仍有二次損失 | 晶圓良率以外，封裝與模組測試亦會吃掉可交付量 |
數字邊界
上述價格、良率與顆數均來自日期不詳的 Coherent 專家訪談，屬 estimate／rumor；文中「公司」已由使用者確認為 COHR.US(coherent)，但仍不可直接改寫為 Coherent、Lumentum 或索爾思的正式公司指引。
關鍵參數 / 判斷指標
| 指標 | 意義 | 2026–27 觀察重點 |
|---|---|---|
| 200G PD 交付率 | 光模塊出貨限制 | 缺口 60–70%，主要 Macom/博通 |
| InP 基板漲幅 | 成本傳導 | 20–30% 漲幅，PD 可能跟漲 |
| TIA 量產家數 | 競爭格局 | 2026 Marvell 獨家 → 2027 年三家 |
| Driver EQ 能力 | 1.6T LPO 可行性 | 現有技術 8–10 dB，需求 20 dB |
| CW Laser 供給 | SiPh 光模塊瓶頸 | Lumentum 領先，Tower 擴 5× |
| 3→6 吋有效轉換率 | 理論面積增幅與實際良品增幅的落差 | 追蹤分批轉線比例、溫循／應力良率與 MOCVD 製程穩定性，不用「面積 4×」直接推導供給 4× |
| 200G EML／400mW CW 單片良品數 | 高速、高功率產品供給彈性 | 若單片仍僅數百至不足千顆，短期瓶頸可能延續；需以具名廠商量產數據驗證 |
技術瓶頸 / 風險
- 200G PD 缺口 60–70%：InP 晶圓基板供應受限；日本住友原供主力（中國管控稀有材料後擴產停止）；AXT 份額提升中；雲南鍺業旗下公司約半產能被海思鎖定。
- 硅光芯片：Tower Semiconductor 占全球 60–70%；GlobalFoundries 成本較高（更適合 CPO/OIO）；2027 年 Tower 擴產 5×後供應才能緩解。
- EML 最緊缺：全球緊缺排序：EML > SiPh > CW > 隔離器（法拉第旋轉片）。
- 1.6T LPO 時程：1.6T LPO 仍在實驗室，距量產至少 2 年（Driver EQ 瓶頸）。
關鍵廠商
| 器件 | 廠商 | 角色 |
|---|---|---|
| 200G PD（量產） | Macom（未建頁，美） | 全球僅兩家量產 200G PD 之一 |
| 200G PD（量產） | 博通 / Broadcom | 另一家量產，但自用優先 |
| InP 磊晶（PD） | 4971_IET-KY（市） | 全球 InP/GaSb MBE 磊晶代工；供 Coherent 德州廠 |
| InP 磊晶（PD/LD） | 2455_全新（市） | MOCVD；800G PD 市占 ~80%；CW Laser 2026 Q3-4 量產 |
| TIA（2026 唯一量產） | Marvell（未建頁） | Marvell 200G TIA 量產，DSP 頭部 |
| Driver + TIA（Google） | Macom（未建頁） | Google 輕相干模塊 Driver+TIA 供應 |
| SiPh 代工（全球 60–70%） | Tower Semiconductor（未建頁） | 硅光芯片最大代工廠 |
| EML 供應（主力） | LITE.US(lumentum) | 200G EML、CW Laser 領先，高功率 CW 龍頭 |
| EML + InP 供應 | COHR.US(coherent) | EML + 旋光片（與索爾思互助協議） |
| CW Laser（高功率） | Source Photonics（未建頁） | DFB+SOA 方案，EML+CW 雙線 |
| InP 磊晶（LD/PD） | 3081_LandMark光電（市） | CW Laser + InP 垂直整合 |
應用場景
- 800G/1.6T 可插拔光模塊（PD + TIA + Driver + EML/CW）
- CPO 光引擎（TFLN + Driver + TIA 或 TSMC microled）
- LPO 光模塊（無 DSP，Driver EQ 加強）
- Google 輕相干模塊（旭創/Coherent/Lumentum 三供）
相關技術
來源
- memo_光电芯片调研_200G_PD_InP_Driver_TIA_acecamptech_20260522（200G PD 緊缺程度/定價/格局；TIA Marvell 獨家現狀；LPO 1.6T 瓶頸；CPO 光電芯片配置；Google 輕相干三供）
- memo_光模块龙头_光芯片产能_Meta_AWS_acecamptech_20260503（EML/CW 產能格局；Meta/AWS 訂單進展；InP 基板格局）
- memo_光通信调研_MPO_AOC_硅光芯片_acecamptech_20260417（SiPh 代工格局；全球光模塊短缺排序）
- memo_EML_InP_CW_ELS_NPO_CPO專家觀點_日期不詳 — Coherent 相關專家訪談，日期不詳（2026-08-30 收錄；EML 價格、3→6 吋爬坡、200G EML／高功率 CW 良率與封裝分測損耗，信心低）
- memo_使用者澄清_COHR專家_20260830 — 使用者確認講者為 Coherent 專家、文中「公司」為 Coherent，2026-08-30
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- 活動_Lumentum_Fubon_LITE_IR_20260820：EML 供需缺口仍約 30%；2026 年底單位產能較 2025 年底增加 50%，200G EML 預計占 EML 營收約一半。以營收計，200G EML 可能在 2026 年底後成為主力；以單位數量計，可能延至 2027H2。
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- 超高功率雷射用於 CPO／NPO 的產能可能成為產業瓶頸；短期有效供給受製程難度、良率與擴產速度限制，不能以晶圓面積直接線性推估。