中国台湾台积电聚合物光波导专利申请跃居全球第二
2026-06-12 14:44
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维度网讯,6月11日,台湾积体电路制造公司(TSMC,台积电)在聚合物光波导相关专利申请数量上升至全球第二。该结果来自日本专利信息调查机构Neotechnology发布的《聚合物光波导Part2》报告。聚合物光波导使用树脂材料传输光信号,不同于传统光纤路径,在先进半导体通信速度、功耗和封装互连压力上升的背景下,正成为光电融合技术的重要方向。

这条消息的核心不是“台积电又申请了一批专利”,而是台积电正在把竞争边界继续推向芯片内部和封装层级的光互连。

过去,半导体性能提升主要依靠制程微缩、晶体管结构优化和先进封装堆叠。但AI服务器、GPU集群和高性能计算系统快速扩张后,芯片与芯片、芯片与封装、封装与板级系统之间的数据传输瓶颈越来越明显。电信号在高速传输中会遇到损耗、发热、串扰和功耗上升等问题,单纯依赖传统电连接已经难以长期支撑更高带宽密度。光电融合技术的意义,正是在更靠近计算芯片的位置引入光信号传输,把部分高速互连从“电通道”转向“光通道”。

聚合物光波导在这个技术链条中承担的是“光信号走线”角色。

与传统石英光纤相比,聚合物光波导通常更适合在封装基板、光电混载板或片上/封装级互连中形成可设计路径。它可以通过树脂材料形成芯层和包层,让光信号沿着预定微结构传输,并有机会与硅光芯片、光源、探测器、封装基板和电接口共同集成。对CPO共封装光学和硅光子封装来说,聚合物光波导不只是材料问题,也关系到光耦合损耗、布线密度、热稳定性、加工精度和量产一致性。旭化成相关材料说明也提到,聚合物光波导是光电融合和CPO中的核心部件之一,需要同时满足耐热性和微细加工能力。

台积电出现在这一专利榜单前列,说明晶圆代工厂的角色正在发生变化。

在传统产业分工中,光模块公司、光通信器件企业和材料公司更接近光互连技术的前端;晶圆代工厂主要负责电子芯片制造。但当CPO和硅光子进入AI芯片封装体系后,光子集成电路、电子集成电路、先进封装、再布线层、封装基板和光波导材料必须协同设计。台积电若要支撑客户未来AI加速器、交换芯片和高性能计算芯片的光互连方案,就需要提前掌握从硅光、封装到光路连接的关键知识产权。台积电研究页面也显示,其COUPE集成方案面向高性能计算应用,可推动基于硅光子的晶圆级系统集成。

这也是专利排名变化背后的产业信号。台积电不只是为英伟达、AMD、博通等客户制造先进芯片,它正在向“计算芯片+光电封装+系统级互连平台”延伸。未来AI数据中心的瓶颈不只在GPU本身,还在GPU之间、加速器与交换芯片之间、机架内部和机架之间的数据交换效率。若光互连进入封装内部,晶圆厂和先进封装厂就会成为CPO产业化中的关键节点,而不再只是后台制造环节。

业内对CPO量产节奏的关注也在升温。TrendForce今年4月报道提到,随着GPU设计走向更高密度芯片互连和更快数据速率,光传输正在承担更大角色,台积电COUPE硅光子平台预计在2026年进入量产阶段,并成为CPO部署的重要步骤。

聚合物光波导专利布局的价值,可能体现在三个层面:第一是工艺可控性,先进封装内部的光路必须与芯片、基板和封装流程匹配;第二是耦合效率,光信号从硅光芯片进入波导、从波导进入外部连接时,损耗越低,系统功耗和误码风险越小;第三是量产壁垒,材料、图案化、热稳定性和可靠性一旦形成成熟方案,就会成为客户平台选择的重要依据。相关研究也显示,聚合物光波导可用于CPO中的高密度电光I/O连接,并与硅光芯片形成低损耗集成路径。

对信息通信产业链而言,台积电专利排名上升会进一步推高光电融合技术的产业关注度。上游涉及聚合物材料、光刻加工、封装基板、光耦合结构、微透镜、连接器和测试设备;中游涉及硅光芯片、CPO光引擎、先进封装、交换芯片和AI加速器;下游则连接AI数据中心、高性能计算、云基础设施、超高速交换网络和下一代服务器系统。未来竞争不只是芯片算力竞争,也会变成“算力芯片能否高效互连”的系统级竞争。

这条新闻也提醒产业链企业,专利战场正在从传统半导体制程扩展到封装光路和材料界面。谁掌握更稳定、更低损耗、更适合量产的光波导方案,谁就有机会在AI基础设施升级中占据更高附加值位置。对于光通信企业和材料企业来说,台积电的进入既意味着潜在合作机会,也意味着晶圆代工厂正在把光互连规则纳入自己的平台生态。

后续节点集中在三方面:一是台积电聚合物光波导专利能否进入COUPE、CPO或其他硅光封装平台;二是相关材料和工艺是否能满足AI芯片高温、高密度、高可靠性运行要求;三是英伟达、AMD、博通等高性能计算客户未来是否扩大采用台积电光电融合平台。若这些环节继续推进,台积电的竞争优势将不只来自先进制程和CoWoS产能,也会进一步延伸到AI数据中心所需的光互连基础设施。对全球半导体和信息通信行业而言,聚合物光波导专利排名上升,表明光电融合已从研究话题进入头部晶圆厂的战略专利布局阶段。

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