玻璃基板CPO，低介电损耗与光学透明特性如何赋能100GHz+高频信号传输

数据中心的光互连技术正面临一个日益迫近的物理极限。当交换芯片容量跃升至51.2T乃至102.4T，电信号传输速率达到每通道200Gbps以上时，传统有机基板在高频下的信号损耗已难以容忍，而硅基板的高介电常数则带来了严重的寄生效应。玻璃基板共封装光学方案的出现，提供了一条从根本上重构信号链路的技术路径。凭借其低介电损耗和光学透明性，玻璃基板能够同时承载高速电互连与低损耗光互连，为100GHz以上频段的高频传输提供了全新的物理平台。

低介电损耗：高频信号传输的物理根基

玻璃基板的电学优势源于其本征材料特性。硅的介电常数约为12，而玻璃的介电常数可低至2.8至3.5，两者相差数倍。这意味着同样几何尺寸的传输线，玻璃基板的寄生电容仅为硅基方案的四分之一，显著降低了信号的容性负载和延迟。更重要的是，玻璃的损耗角正切(Df)比硅低2至3个数量级，在100GHz频段直接转化为介质损耗的数量级差异。

西电杭州研究院王立军团队的实测数据更具说服力：通过精准调控玻璃材料配方，该团队实现的热膨胀系数可控制在3至5ppm/°C，与硅芯片高度匹配，使基板在芯片工作的冷热循环过程中翘曲度减少70%以上。而在超高速互连和超高频射频信号(100GHz)的传输损耗上，玻璃基板相对硅基材料降低了2至3个数量级。

这一优势的工程价值在于：CPO架构中光引擎与交换芯片共封装，电信号传输距离虽缩短至毫米级，但信号频率持续攀升，铜介质上每毫米的损耗积累仍在压缩系统设计裕量。玻璃基板的高频低损耗特性，使信号完整性得以在更长的封装内走线上维持，为多波长光引擎和密集波分复用方案创造了布线和集成空间。

光学透明性：光电协同集成的新维度

玻璃基板的另一独特优势在于其光学透明性。传统硅基板不透明，无法承载光信号传输;有机基板虽然透明性较好，但热稳定性不足。玻璃则允许光线穿透，使其能够制备片上光波导，形成光信号的“隐形高速公路”。

复旦大学樊嘉杰研究员团队的研究系统阐述了这一技术路径：通过离子交换工艺在玻璃基板内部精准构筑低损耗光波导通道，结合玻璃通孔与再布线层技术，实现了垂直电连接与平面光传输的高效协同。这一架构使玻璃基板能够同时承载高速电信号和光信号，将光电协同封装提升到新的集成水平。

沃格集团陈靖心在央广网采访中指出，玻璃基板“介电常数很低，使得信号在能量的转换中能有效地减少能量在寄生效应上的浪费，同时让信号传输得更加快速且高频”。这一特性对CPO方案至关重要——光引擎中的电吸收调制器和马赫-曾德尔调制器需要高质量的高频电信号驱动，玻璃基板的低介电损耗保证调制器能接收到足够完整的高速信号。

技术先进性与产业落地进展

玻璃基板CPO方案的产业价值已在多个技术节点得到验证。英特尔已首次实现大层数厚玻璃核心基板的制造，同时实现了光波导的共集成;台积电正积极推进CoPoS封装技术布局玻璃基板替代硅中介层，其CoPoS中试生产线已于2026年2月启动设备交付，预期量产在2028年至2029年逐步展开。康宁研究团队已制备面板级扇出型玻璃波导电路，玻璃基板有望成为102.4Tbps及更高带宽CPO应用的关键技术路径。

在产业化节点上，2026年被行业机构视为玻璃基板商业化元年，预计2028年前后进入快速渗透期。沃格光电的玻璃基载板已完成小批量送样，京东方已完成大板级玻璃载板研发并产出样品。西电杭州研究院的亚洲首条大尺寸玻璃晶圆中试产线也已进入加紧实施阶段。

结语

玻璃基板CPO的技术先进性不在于单一指标的优势，而在于它解决了高频信号传输时代的一个系统性矛盾——如何在同一个封装基板上同时满足电信号的低损耗传输和光信号的低损耗耦合。低介电常数将寄生电容压缩至硅基方案的四分之一，极低损耗角正切使100GHz以上频段的信号损耗降低2至3个数量级，光学透明性则使基板内部能够构筑光波导网络。当英特尔、台积电、康宁等产业链核心玩家在2026年同步加速量产导入时，玻璃基板CPO已不再是学术推测，而是正在兑现的高频信号传输方案。