過去10年，AI訓練的算力需求帶動了先進製程的快速進步，台積電的CoWoS封裝技術因此成為市場熱詞，也帶動了整條供應鏈的成長。但業界卻面臨一個新的瓶頸，晶片與晶片之間的資料傳輸快撐不住了，傳輸介質用的銅線，已接近它的物理極限，成為AI算力擴張的最大障礙。
COUPE正是台積電針對下一代AI資料中心高速傳輸需求所提出的光子引擎技術。本文整理COUPE技術原理、量產時程、與CoWoS關係、供應鏈機會、相關概念股與未來挑戰。
COUPE是什麼？
COUPE（Compact Universal Photonic Engine，緊湊型通用光子引擎）是台積電開發的一套矽光子封裝平台，目的在解決AI資料中心裡一個越來越嚴重的問題，晶片之間的資料傳輸成為整個系統的瓶頸。
現在的AI晶片算力已經極為強大，但資料在晶片與晶片之間傳輸時，仍然依賴銅線導電。銅線的傳輸速度與能耗，逐漸跟不上算力的成長速度。COUPE的核心思路是改用光訊號來傳輸資料，並且把光電轉換的位置從遠端的光模組，拉進晶片封裝內部，大幅縮短訊號必須走的路徑。
COUPE把兩種晶片整合在一起，一種負責處理電訊號（電子晶片EIC），一種負責處理光訊號（光子晶片PIC）。兩者透過台積電的3D堆疊技術直接上下疊合，以面對面相連，省去傳統方案中訊號繞行電路板的耗損。
台積電表示，相較於電路板上的可插拔解決方案，將COUPE光引擎直接整合到封裝基板上，可達到4倍的功耗效率並減少90%延遲；若進一步將COUPE置於中介層（Interposer），效能可拉升至10倍功耗效率、95%延遲降低。
COUPE、CPO、矽光子、CoWoS差異為何？
這幾個名詞常被放在一起討論，但它們不是同一件事。
- 矽光子：最底層的技術基礎，用做晶片的半導體製程，在矽基板上製作出能產生、傳輸、接收光訊號的元件。它是後面所有技術的地基。
- COUPE：台積電基於矽光子技術打造的整合平台，把處理電訊號的晶片與處理光訊號的晶片封裝在一起，形成一個可以標準化量產的光子引擎模組。
- CPO（共同封裝光學）：一種封裝設計概念，把光學引擎放進晶片封裝內部，讓光電轉換發生在更靠近運算晶片的地方。COUPE是台積電實現CPO的具體技術方案。
- CoWoS：台積電另一項成熟的封裝技術，主要用來把AI晶片與高頻寬記憶體（HBM）配置在同一封裝中，是目前AI晶片供應鏈的封裝技術之一。
COUPE會取代CoWoS嗎？
COUPE與CoWoS不是替代關係，兩者解決的是不同層次的問題。CoWoS負責讓運算晶片與記憶體靠得更近、跑得更快；COUPE負責讓這顆封裝好的晶片，能以更低功耗、更低延遲的方式與外部系統交換資料。CoWoS處理的是封裝內部的運算晶片與HBM串接；COUPE處理的是封裝與外部系統之間的高速資料傳輸。
台積電目前的規劃，是讓兩者在未來高階AI封裝中同時出現，CoWoS繼續負責晶片與記憶體的整合，COUPE則疊加其上，提供高速光學傳輸能力。
COUPE供應鏈
COUPE不只影響台積電本身，也會牽動整個AI資料中心的供應鏈。不過，矽光子與共同封裝光學是長線趨勢，不代表每一家相關題材的公司都會直接受惠。真正的受惠程度，仍取決於客戶認證、量產能力與實際訂單。
1.先進封裝與基板供應鏈
COUPE導入後，晶片封裝的複雜度會提升，對高階封裝基板（ABF載板）、3D堆疊、散熱與測試的需求都會隨之增加。隨著AIGPU與CPO需求持續升溫，部分研究機構預估高階基板供需在2027年後可能趨於吃緊，但這類預測仍屬市場判斷，不宜視為確定結果。
2.矽光子元件
光子晶片本身及其內部的調變器、光偵測器、耦合器等光學元件，都是COUPE的核心組成。相關製程平台的能力，直接決定光電整合的品質與良率。
3.光通訊零組件
光纖、連接器、外部雷射光源與光學對準設備，會隨著共同封裝光學的普及而更受重視。AI資料中心的高速傳輸，已經不是單一晶片廠能獨立完成的工程，而是一條需要雷射、光纖、封裝等環節共同協作的產業鏈。
輝達在2025年發布兩款矽光子交換器時，同步公布了一份橫跨台灣、日本、美國的合作夥伴名單。雷射由Lumentum與住友電工供應，系統組裝交給鴻海與Fabrinet，封裝測試由矽品負責，光纖與連接器則來自康寧與SENKO，加上波若威、Coherent、天孚通信等光學元件廠。
4.EDA與多物理場模擬工具
COUPE同時牽涉光學、電氣、熱管理與封裝應力，需要能跨領域模擬的工具。Ansys已於2024年宣布與台積電合作，針對COUPE提供涵蓋光纖耦合、電源完整性、熱管理等面向的整合模擬方案。
5.AIASIC與設計服務
2025年，世芯-KY與Ayar Labs在台積電OIP論壇兩度展示基於COUPE的光互連方案，將AyarLabs的矽光子引擎與世芯的電子介面晶片共封裝在基板上，宣稱可為單一AI加速器提供超過100Tbps的傳輸頻寬。光學互連不再只是輝達、超微這類大廠的專屬技術，規模較小的客製AI晶片公司，未來也可能透過設計服務與封裝合作夥伴更快導入。
COUPE概念股
目前市場最常被點名的COUPE概念股如下：
| 公司 | 產業定位 | 關聯 |
| 台積電 （2330） |
晶圓代工、先進封裝、矽光子平台 | COUPE技術核心推手，串聯矽光子、CPO 與先進封裝平台。 |
| 上詮 （3363） |
光通訊元件、FAU光纖陣列 | 聚焦FAU與光纖陣列，受惠CPO高速光連接需求升溫。 |
| 奇景光電 | 驅動IC、晶圓級光學、微透鏡 | 具晶圓級光學技術，與上詮合作切入矽光子封裝應用。 |
| 精材 （3374） |
晶圓級封裝、晶圓測試 | 具晶圓級封測能力，屬CPO／矽光子供應鏈潛在受惠族群。 |
| 采鈺 （6789） |
晶圓級光學元件、微透鏡、光學薄膜 | 掌握晶圓級光學與微透鏡製程，具矽光子整合想像空間。 |
COUPE台積電量產進度
- 2021年：COUPE概念首次出現在台積電發表的學術論文中，完成基礎技術驗證。
- 2024年：台積電於北美技術論壇正式對外公布COUPE技術路線圖，這是COUPE第一次大規模公開亮相。同年，Ansys宣布與台積電合作，針對COUPE的光學、電氣、熱管理等跨領域工程需求提供模擬工具支援。
- 2025年：輝達在GTC大會發布Spectrum-X與Quantum-X矽光子網路交換器，成為全球首批採用COUPE技術的商業化產品。其中Quantum-X預計2025年底出貨，Spectrum-X則排在2026年。同年9月，台積電在SEMICON Taiwan論壇首度公開展示COUPE完整製程細節。
- 2026年：搭載COUPE技術、傳輸速率達200Gbps的微環調變器正式進入量產，每傳輸1億個位元出錯不超過1個。COUPE on Substrate（光學引擎與運算晶片共封裝於同一基板）也於今年確認開始量產，下一步將整合進CoWoS封裝架構。
- 未來發展目標：調變器傳輸速率提升至400Gbps，並導入多波長傳輸技術，大幅提高每毫米的頻寬密度，為下一代AI資料中心的光互連需求做準備。
COUPE面臨哪些挑戰？
- 量產良率：矽光子元件對製程偏差、溫度變化與光學對準的容忍度極低，實驗室展示與大規模量產之間存在很大的落差。尤其當光學元件被整合進高功耗的AI封裝內，任何細微的偏差都可能影響傳輸品質，良率控制的難度遠高於傳統晶片。
- 熱管理：AI晶片本身的發熱量已經相當可觀，若再把光子引擎與光纖連接一起塞進封裝，內部的熱分布會更加複雜。這也是為什麼台積電與Ansys的合作要同時處理光學、電氣、熱管理與電磁干擾，這些問題在COUPE的設計中是相互牽連的，無法切割處理。
- 測試成本：傳統晶片測試以電氣訊號為主，流程相對成熟；但COUPE涉及光學訊號，需要額外的光電測試與封裝後驗證，測試流程更複雜、耗時更長。若良率不穩定，測試成本會直接壓縮量產的經濟效益。
- 生態系成熟度：共同封裝光學不是一家公司能單獨完成的技術，需要晶圓代工、封裝、光學元件、雷射、光纖、AI晶片設計與系統整合商共同配合。輝達、世芯、AyarLabs等案例顯示生態系正在形成，但從技術展示到大規模商業部署，仍需要時間與整條供應鏈的協同推進。
COUPE常見問題
Q：COUPE技術是台積電獨家擁有的嗎？
「COUPE」這個平台概念與命名是台積電於2021年提出，但矽光子技術本身是一個開放的科學領域，Intel、IBM、三星都有相關研究。台積電的優勢在於同時掌握先進邏輯製程、SoIC 3D堆疊、CoWoS先進封裝與矽光子製程，能把這幾項能力整合在同一座晶圓廠內。台積電憑藉這個整合能力，在AI資料中心光互連的競賽中率先進入量產階段。
Q：COUPE和CoWoS有什麼關係？COUPE會取代CoWoS嗎？
不會取代。CoWoS主要負責把AI晶片、HBM與其他晶粒放進同一封裝中；COUPE則負責高速光學資料傳輸介面與資料傳輸。未來COUPE和CoWoS可能共同出現在高階AI封裝平台中。未來兩者會共同出現在高階AI封裝平台，CoWoS提供基礎，COUPE疊加其上提供光學傳輸能力。
Q：一般消費者的手機或電腦會用到COUPE嗎？
短期內不會。COUPE目前的主要應用場景是AI資料中心的高速晶片互連，鎖定的是GPU、AI加速器、高速網路交換器等高端市場。不過，隨著技術逐漸成熟、成本下降，矽光子技術未來有可能從資料中心延伸到邊緣運算裝置，甚至更廣泛的消費性電子產品。
Q：COUPE量產後，AI晶片的價格會降低嗎？
短期內不會，甚至可能增加部分封裝成本。但從長期來看，COUPE帶來的功耗效率提升，能讓同樣的電費與散熱能力支撐更多算力，等於降低了「每單位算力的總擁有成本（TCO）」，這對大規模部署AI的企業而言，才是真正有意義的成本改善。
Q：COUPE可能帶動哪些產業？
可能相關的產業包括先進封裝、高階封裝基板、矽光子元件、光通訊零組件、工程模擬工具、AI晶片設計服務、資料中心交換器與高速網路設備。
參考資料：TSMC
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核稿編輯：陳虹伶
