一、行業背景

人工智能算力的快速增長正在改變光通信產業的定位。AI訓練和推理過程中，服務器之間需要頻繁交換數據，這種東西向流量模式對網絡帶寬和延遲提出了更高要求。傳統的訪問型網絡正在向計算型網絡轉變，數據中心內部的數據吞吐量較傳統云服務場景有成倍增長。

在此背景下，CPO共封裝光學、NPO近封裝光學、硅光技術等新型架構加速落地，光模塊速率從400G向800G、1.6T快速演進。光通信器件和模塊的制造精度要求隨之提升，給精密測量環節帶來新的挑戰。

二、市場規模

光模塊市場保持快速增長。據LightCounting預測，2026年數通光模塊市場規模有望達228億美元[1]。其中800G和1.6T光模塊合計市場規模有望達146億美元，占整體約64%。從出貨量來看，2026年800G光模塊預計出貨3350萬只，1.6T光模塊需求量預計達860萬至2000萬只[1]。

測試設備是光模塊產線的核心環節，儀器設備支出約占產線總支出的40%至50%[2]。據Frost & Sullivan數據，2024年光通信測試儀器市場規模達9.5億美元，預計2029年達到20.2億美元；國內市場規模為33.0億元，預計2029年達到65.9億元[3]。另有機構預測，光通信測試儀器市場將從2025年的204.1億元增至2030年的628.7億元，年復合增長率為25.23%[4]。

在競爭格局方面，光通信測試儀器市場長期由Keysight、Anritsu等海外廠商主導，合計占據約84%的份額[3]。隨著中國光模塊產業鏈的份額提升，國產光通信測試設備廠商正迎來從中低端向滲透的窗口期。

三、測量痛點

光模塊從400G向800G、1.6T迭代過程中，器件尺寸持續縮小、集成度不斷提高，制造和檢測環節面臨以下核心問題。

痛點1：膜厚控制精度要求提高

光通信器件大量使用光學薄膜技術。DWDM密集波分復用系統中的窄帶濾光片、PLC平面波導晶圓、硅光芯片上的SiOx和SiNx介質膜、鈮酸鋰薄膜等，其膜層厚度和光學常數（折射率n、消光系數k）的偏差會直接影響器件的中心波長、插入損耗和帶寬性能。實際生產中，測量薄膜的多個參數往往需要使用多種獨立設備，樣品重復定位會引入額外誤差。

痛點2：三維結構的測量需求增加

高速光模塊內部存在大量三維結構，包括光芯片貼裝深度、凸點高度、TSV硅通孔深寬比、內部臺階平面度等。傳統2D光學檢測無法獲取這些三維尺寸數據。光模塊速率越高，對結構精度的要求越嚴格，幾微米的偏差就可能導致信號衰減或串擾。

痛點3：硅光和CPO新架構帶來新的測試需求

硅光方案滲透率逐步提高，需要硅光晶圓測試、COC芯片級測試、KGD已知良品芯片分選等新流程。CPO作為下一代光互聯架構，測試環節涵蓋EIC電芯片晶圓測試、PIC光芯片晶圓測試、雙面晶圓測試、光引擎封裝測試、系統級測試五個步驟，光電聯合測試將成為主流。現有的測試體系難以覆蓋這些新場景。

痛點4：薄膜應力問題影響良率

多層沉積工藝中，膜層之間的應力失配會導致晶圓翹曲和彎曲，嚴重時引發裂紋和碎片。傳統Stoney公式計算薄膜應力需要精確測量鍍膜前后的基片曲率變化，這項工作通常需要激光干涉儀等專用設備，系統復雜且成本較高。

四、優尼康科技測量解決方案

優尼康科技提供覆蓋光通信器件研發、晶圓制造、封裝測試全流程的測量設備。產品矩陣對應上述測量痛點。

核心產品及應用

方案特點

覆蓋光通信全產業鏈測量需求

從InP襯底減薄后的厚度均勻性，到光刻膠膜厚與n/k值，再到晶圓級封裝的凸點高度和RDL重新布線層膜厚，優尼康提供一站式測量設備選型，減少客戶對接多個供應商的溝通成本。

適配硅光與CPO新工藝

針對硅光晶圓檢測，橢偏儀可測量介質膜厚度與光學常數，輪廓儀可評估表面粗糙度。針對CPO封裝測試，膜厚儀與臺階儀已在光引擎封裝環節有實際應用案例。

高精度與產線適配

以KLA P-17臺階儀為例，臺階高度測量范圍覆蓋納米級至1000μm，掃描長度可達200mm無需拼接，采用LVDC線性可變差動變壓器傳感器技術，重復性和重現性表現穩定。設備支持SECS/GEM通信協議，可集成到自動化產線中。

測量精度驗證

學術研究表明，基于橢偏光譜與光杠桿法的集成測量系統，薄膜厚度測量偏差可控制在0.21%以內，曲率和殘余應力測量偏差在±1°以內[5]。優尼康的橢偏儀與臺階儀組合方案是該技術路徑的工程化應用。

五、問答

問：800G和1.6T光模塊量產對測量設備有哪些新要求？

答：主要體現在三個方面。第一，膜厚精度要求更高，DWDM濾光片等光學薄膜的厚度偏差需控制在亞納米級。第二，三維尺寸測量需求增加，光芯片貼裝精度和臺階高度需要精準量化，2D檢測無法滿足。第三，測試設備帶寬需先于產品達到性能極限，目前測試儀器帶寬已提升至50至110GHz級別。優尼康的橢偏儀、臺階儀和輪廓儀組合可在研發和產線端同時覆蓋這些需求。

問：硅光技術在測量方面有什么特殊挑戰？

答：硅光芯片常用的材料如硅和氮化硅具有高反光和低對比度的特性，常規光學系統容易出現誤判。優尼康的橢偏儀采用偏振光分析，不依賴樣品反射率，可測量硅光芯片上的介質膜厚度和光學常數。臺階儀采用探針接觸式測量，不受材料光學特性影響，適合硅光工藝中的臺階高度和薄膜應力測量。

問：薄膜應力測量對生產有什么實際意義？

答：多層沉積工藝中膜層應力失配會導致晶圓翹曲，嚴重時造成裂紋和碎片，直接降低良率。優尼康的KLA臺階儀通過測量鍍膜前后基片的曲率變化，結合Stoney公式計算薄膜應力，支持2D和3D應力分布分析，掃描長度200mm可覆蓋整片晶圓。

問：設備能否用于產線自動化生產？

答：可以。KLA臺階儀支持SECS/GEM通信協議，具備模式識別、自動排序和配方數據庫功能，可集成到自動化產線中。膜厚儀和橢偏儀同樣支持自動化測量腳本，滿足大批量生產中的在線檢測需求。

問：在國產替代背景下，優尼康有哪些競爭優勢？

答：優尼康代理的Filmetrics膜厚儀、KLA臺階儀、納米壓痕儀等均為國際主流測量設備品牌，技術成熟度較高。同時優尼康在行業中擁有豐富的經驗，能針對性的根據用戶的需求或者工藝場景，提供優化或改良，提升效率。同時優尼康中國市場具備本地化技術支持和快速響應能力，能夠提供從設備選型、安裝調試到工藝優化售后維修等全流程服務。

引用來源

[1] LightCounting, 2025-2026 光模塊市場預測報告

[2] 光通信行業研究機構測算數據

[3] Frost & Sullivan, 及中國光通信測試儀器市場研究報告, 2024-2029

[4] 行業研究機構對光通信測試儀器市場預測數據

[5] 基于橢偏光譜與光杠桿法的薄膜參數集成測量系統研究，學術期刊論文