技術_聚合物波導

定義

聚合物波導（Polymer Waveguide）是以有機聚合物材料（BCB、Ormocer 等）製成的光路導引結構，可以在 PCB 或封裝基板上整合光連接路徑，解決高速電互連的損耗瓶頸。

**ORDL（Optical Redistribution Layer）**是聚合物波導在封裝領域的關鍵應用：類比電的 RDL，在有機基板上做光的重佈線與間距轉換，是 CPO 埋晶光路整合的核心製程之一。

圖解

flowchart LR
    A[光源<br/>CW DFB / Fab-Perot] --> B[矽光子 PIC<br/>調變器 + PD]
    B --> C[聚合物 ORDL<br/>波導 + 微反射鏡]
    C --> D[光纖陣列<br/>外部連接器]
    
    subgraph 聚合物波導製程路線
        E1[BCB 乾膜<br/>Qnity / PCB 相容] 
        E2[壓印微影<br/>DNP / 10µm 間距]
        E3[Mosquito 法<br/>慶應大學 GI 核心]
        E4[2PP 3D 列印模具<br/>AIST KYOCERA]
    end

技術路線比較

路線	代表	製程	損耗	特色
BCB 乾膜（多模）	Qnity Electronics	PCB 壓膜 + LDI	0.07–0.11 dB/cm	低導入門檻，PCB 廠可做
壓印微影（多模）	Dai Nippon Printing	UV 壓印 + squeegee	~0.1 dB/cm（估）	10 µm 間距（Δ≥2.3%）
Mosquito 法（單模）	慶應義塾大學	針注射 GI 核心	0.22–0.35 dB/cm	逼近材料極限，20 µm 細間距
埋晶 AOP	AIST × KYOCERA	UV 壓印 3D 微鏡	—	112 Gbps PAM4 過 IEEE 400G 規格

技術原理

BCB 乾膜（Qnity Electronics，ECTC 2026）

Qnity（DuPont 電子材料分拆）用 CYCLOTENE 乾膜（CWG2100 包層 + CWG2000 核心）在 PCB 廠現有設備上做多模聚合物波導：

• 傳播損耗：玻璃基板 0.07 dB/cm；PCB 基板 0.11 dB/cm
• 可靠度：20 次回流焊無顯著變化；85°C/85%RH 1000 小時只增 ~0.02 dB/cm
• 串擾警示：supermode 分析顯示即使 250 µm 間距，長傳輸下仍有約 1% 功率耦合（約 15 對 supermode）

壓印微影（DNP，ECTC 2026）

大日本印刷用壓印微影在玻璃基板上做高密度聚合物波導，揭示「高密度 = 高折射率對比」鐵律：

相對折射率差 Δ	最小可用間距（串擾 ≤−30 dB）	實測串擾
0.4–0.5%	30–50 µm	—
1.0–1.3%	20 µm	—
2.3%	10 µm	−32.3 dB

HTS 150°C 500 小時後 Δ 從 3.02% 降到 2.87%，仍遠高於 1.4% 可靠度門檻。

Mosquito 法（慶應大學，ECTC 2026）

用細針把核心單體注進包層單體，靠互相擴散形成漸變折射率（GI）圓形核心——結構性散射損耗最小化：

• 1310 nm 損耗 0.22–0.35 dB/cm（接近 Ormocer 材料本徵 ~0.23 dB/cm）
• 106 Gb/s（53 Gbaud PAM4）：8 cm 波導 TDECQ 1.72 dB（有波導反比無波導更好）
• 20 µm 細間距：流體力學分析後注核心繞過針徑，幾乎不擾動相鄰核心

AOP 埋晶基板（AIST × KYOCERA，ECTC 2026）

把矽光子收發器晶片「埋進」有機基板，配合聚合物 ORDL + 3D 微反射鏡做光路：

• 上方 45° 鏡用 UV 壓印（模具靠 2PP 3D 列印，可重複使用）
• 埋晶時無需超高精度對位（靠對位標記的 step-and-repeat 壓印）
• 實測：112 Gbps PAM4、TDECQ 3.35 dB（過 IEEE 400G/400G-FR4 ≤3.4 dB）

關鍵參數 / 判斷指標

指標	值	意義
傳播損耗	0.07–0.35 dB/cm（依路線）	訊號預算消耗
彎曲半徑	≥5 mm（BCB）	佈線靈活性
對位容差	±5–12 µm（依耦合設計）	量產裝配良率
可靠度溫度	≤150°C / 85°C/85%RH	後段製程相容性
串擾	≤−30 dB（目標）	訊號品質

技術瓶頸 / 風險

• 多模 vs 單模：多模（BCB、壓印）便宜易做但速率有限；單模（Mosquito）高性能但量產節拍待驗
• 彎曲半徑：BCB R=5mm 透射降至 46%，限制 PCB 佈線密度
• 量產製程：Mosquito 法為序列式（逐根針寫入），對比 DNP 壓印並行製程吞吐差距大
• 長期可靠度：聚合物波導的高溫高濕可靠度、ORDL 損耗穩定性都需長期數據
• ORDL 與 PIC 整合良率：多晶片、多通道整合良率是商業化關鍵

關鍵廠商

環節	廠商	角色
BCB 乾膜（多模）	Qnity Electronics（未）	DuPont 分拆，CYCLOTENE 乾膜，PCB 相容
壓印（高密度）	Dai Nippon Printing（未）	壓印微影 10 µm 間距
CPO AOP 基板	KYOCERA（未）	與 AIST 合作，112 Gbps 主動點亮
研究（GI 單模）	慶應義塾大學	Mosquito 法 0.22 dB/cm
光路整合研究	AIST	Opto-chiplet FOWLP、AOP 基板
系統整合	3711_日月光投控（市）	FOPLP + ORDL 整合潛力

應用場景

• CPO 板級光互連：GPU 叢集內部光路，取代長電氣走線
• 埋晶光學封裝（AOP）：PIC 埋進基板，做出光 I/O 密度革命
• FOPLP 整合：聚合物 ORDL + 扇出封裝，高面積利用率

相關技術

• 技術_CPO（ORDL 是 CPO 光路整合的關鍵環節）
• 技術_矽光子（SiPh）（PIC 與 ORDL 的整合對象）
• 技術_玻璃基板（玻璃上的聚合物波導整合）

來源

• research_simpletechtrend_CPO矽光子ECTC2026_20260629（Qnity / DNP / 慶應 / AIST×KYOCERA，ECTC 2026）

相關頁面

• Sumitomo Electric（未）