村田的CPO解决方案。（图片来源：THE ELEC）

日本村田制作所（Murata Manufacturing）近日公布了面向AI数据中心的共封装光学（CPO）技术路线图，详细阐述了其今年3月在OFC 2026光通信展上首次推出的CPO解决方案的开发方向。公司计划到2032年推进集电学、光学和热管理功能于一体的光互连产品，聚焦三大领域：光调制器、封装基板和布线技术。

CPO技术背景

CPO将光学引擎放置在交换机专用集成电路（ASIC）等芯片附近，缩短电信号传输距离。通过使用光缆替代铜缆，该技术可实现海量数据的高速传输，同时降低信号损耗和功耗。随着原本位于机架外的光学引擎移至主板并靠近芯片，对高速光调制以及高密度封装和布线的需求随之产生。

村田此前已为光通信模块等应用供应多层陶瓷电容器（MLCC）、硅电容器（Si-Cap）和电感器等无源元件。公司正将移动射频滤波器和射频模块业务中积累的高频设计、阻抗匹配以及陶瓷和有机基板技术应用于光通信组件。

TFLN光调制器：第四季度出样，2028年量产

村田正在开发一种在光子集成电路（PIC）内部将电信号转换为光信号的光调制器。该器件利用光学引擎中激光器产生的光承载数据，形成光信号，采用薄膜铌酸锂（TFLN） 技术——将铌酸锂（LiNbO₃）加工成薄膜形态。

村田制作所的TFLN光调制器。（图片来源：THE ELEC）

该技术基于村田智能手机声表面波（SAW）滤波器业务中积累的材料和工艺技术。LiNbO₃的光学特性可随电信号快速变化，适合高速光通信。村田的目标是电光（EO）带宽超过100GHz，单通道传输速率超过400Gbps，并可能实现从单一激光器产生多通道光信号的多通道结构。

村田计划在今年第四季度完成首款TFLN光调制器样品开发，同时掌握绝缘体上铌酸锂（LNOI）晶圆及器件制造工艺的专有技术。公司目标2028年量产，2030年将单通道传输速率提升至800Gbps。应用将从CPO扩展至长距离相干通信、波分复用（WDM）和量子通信。

耐热耐湿陶瓷封装基板：LTCC

村田选择陶瓷作为集成PIC和电子集成电路（EIC）的封装基板材料。陶瓷比有机基板具有更高的导热率和更低的吸湿性，在温湿度变化下可靠性更高，同时高频信号损耗低，并可在基板内部形成三维腔体，为高密度封装创造空间。

村田制作所的低温共烧陶瓷基板。（图片来源：THE ELEC）

低温共烧陶瓷（LTCC） 基板通过堆叠多层陶瓷和金属布线制成。村田已生产出125毫米基板样品，目前聚焦电信号传输，支持单通道400Gbps高速电信号，原型制作约需三个月。

• 2028年：推出嵌入无源元件和冷却功能的LTCC，并开发在所需区域嵌入重分布层（RDL） 的结构，为LTCC增加电源稳定和散热功能。

• 2030年：在基板上形成光波导，面板尺寸扩展至200毫米。

• 目标：将电信号传输、供电、热管理和光信号传输集成到单一陶瓷封装中。

柔性布线结构：LCP材料

村田将液晶聚合物（LCP） 材料应用于连接光学引擎与周围组件的布线。LCP是一种可加工成薄膜的高性能塑料，可高速传输电信号且可自由弯曲，并能保持弯曲形状，便于在空间受限环境中按组件布局布线，还可无粘合剂地多层堆叠。

村田制作所采用液晶聚合物（LCP）的光电集成布线结构。（图片来源：THE ELEC）

村田已生产出采用LCP的电信号传输样品基板，支持单通道400Gbps高速电信号。基板的柔性特性允许根据光源等组件位置布置布线，其高耐热性也支持回流焊等高温工艺。不过，能在单一基板上同时承载电信号和光信号的集成布线技术仍处于概念设计阶段。

• 2030年：为LCP基板添加光布线功能，包括承载光的光波导、连接光信号的光耦合器以及调整光信号间距的光间距转换器。

• 2032年：将电布线和光布线集成到单一基板中，可根据传输距离选择电或光传输方式，并设想多层多路光信号路由结构。

光电热协同设计：系统级优化

村田的目标是将光调制器、封装基板和布线技术集成到单一光通信系统中。通过“光电热协同设计”（Opto-Electro-Thermal Co-design），优化整个系统而非单个组件的性能。公司正利用TFLN、LTCC和LCP等专有技术，并与外部公司合作，在系统层面集成光学、电学和热学技术。

村田韩国公司高级专家Kim Sa-yeol表示：“AI数据中心正朝着更大容量、更快速度和更高密度发展，仅提升单个光学器件的性能已不够。随着光学器件性能提升，电信号的高频特性也必须考虑；随着集成密度上升，热管理变得愈发重要。”他补充道：“最终，村田光通信解决方案的目标是通过光电热协同设计优化整个系统的性能。”

维护与挑战

维护和维修仍是挑战。由于光学引擎和ASIC集成在单一封装中，故障时更换和维修组件比传统可拆卸光模块更困难。村田正在审查各种结构和解决方案以应对该问题。

公司目前专注于理解超大规模数据中心等终端客户所需的系统规格，并据此开发不仅考虑CPO所需带宽和光学性能，还兼顾电源完整性和热管理的设计。

来源：The Elec报道