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与非AI
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2026 年 3 月，SEMICON China 上海，“AI 算力与 CPO”主题论坛座无虚席。集邦咨询（TrendForce）最新研究预估，CPO/NPO 市场规模将从 2025 年的约 1 亿美元跃升至 2030 年的 390 亿美元以上。
与此同时，LightCounting 预测 2030 年 CPO 端口出货量将接近 1 亿个。但很少有人注意到，当 CPO 产业全速冲刺时，一个关键瓶颈正在浮现——砷化镓、铌酸锂这些光芯片核心材料，到底该怎么切？
CPO（共封装光学）正在从技术验证走向规模商用。光芯片与硅基逻辑芯片不同，磷化铟、砷化镓、铌酸锂等材料天生“娇贵”：脆性高、易崩边、对缺陷零容忍。当 CPO 将光引擎与交换芯片共封装时，每一颗光芯片的切割质量，都可能直接影响信号完整性。划片刀，这把藏在产线深处的“手术刀”，正在成为 CPO 光路上不可替代的“命门”。
▎PART 01 CPO 浪潮：光芯片材料迎来“切”需
要理解划片刀为何成为 CPO 时代的隐性瓶颈，首先要看清楚 CPO 对光芯片的拉动有多大。
CPO 的核心思路是将光引擎与交换芯片共封装，以缩短电互连距离、降低功耗、提升带宽密度。与传统的可插拔光模块相比，CPO 方案可将功耗降低约 50%，带宽密度提升 5-10 倍，被业界视为超大规模 AI 集群互联的必由之路。2026 年被普遍认为是 CPO 从验证走向规模部署的关键年份，台积电的硅光子技术也在这一年迈向量产节点。
但 CPO 并非单一技术的突破，而是一个完整的光芯片材料体系在支撑。按照材料体系划分，光芯片主要分为磷化铟（InP）系列、砷化镓（GaAs）系列和铌酸锂（LiNbO₃）系列。磷化铟是激光器和探测器的核心衬底，砷化镓主导射频与 VCSEL 领域，铌酸锂则是新一代高速调制器的关键材料。三种材料各司其职，共同构成 CPO 光路的基础。
一个值得关注的信号是：2025 年全球磷化铟衬底总需求约 200 万至 210 万片，全球有效合规产能仅 60 万至 70 万片，供需缺口超 70%。光芯片材料的需求正在快速释放，而每一片晶圆从制造到封装，都必须经过划切这道工序。材料的特殊性，让划切从一道“常规工艺”变成了“精密手术”。
CPO 与光芯片市场格局
CPO/NPO 市场规模：自 2025 年约 1 亿美元，跃升至 2030 年的 390 亿美元以上
2030 年 CPO 端口出货量预计接近 1 亿个
CPO 方案可降低功耗约 50%、带宽密度提升 5-10 倍，适配超大规模 AI 集群
砷化镓晶圆市场：2024 年 11.4 亿美元，2025-2034 年 CAGR 11.8%
▎PART 02 砷化镓：射频与光通信的“脆骨头”
砷化镓（GaAs）是第二代半导体的代表材料，属于 III-V 族化合物半导体，禁带宽度 1.42eV，电子迁移率约 8500 cm²/V·s，远高于硅的 1500 cm²/V·s。这使其在射频功率放大器、VCSEL 激光器、高速光通信等场景中具有不可替代的优势。根据 MRFR 数据，砷化镓射频半导体市场从 2024 年的 42.05 亿美元，预计增长至 2035 年的 83.31 亿美元。
但砷化镓的切割难度，与其应用价值成正比。
从力学特性看，砷化镓的努氏硬度约 750 kg/mm²，莫氏硬度约 4.5，断裂模量仅 138 MPa，属于典型的脆性材料。与硅晶圆相比，砷化镓的脆性更高，在切割过程中更容易产生崩裂现象，使芯片晶体内部产生应力损伤，导致产品失效和使用性能降低。科学研究也表明，砷化镓的力学特性具有显著的各向异性——不同晶面上的硬度和断裂行为差异明显，这意味着切割参数需要根据晶向精细调整。
更棘手的是砷化镓芯片的微型化趋势。以红黄砷化镓芯片为例，目前卓进 Die 尺寸已小至 0.08mm×0.08mm，切割道宽度仅 36μm，晶圆厚度约 140μm。在如此狭小的切割道上进行精密切割，任何微小的崩边都可能直接侵入芯片功能区域，造成良率损失。
▎PART 03 铌酸锂：CPO 光路中的“易碎品”
如果说砷化镓的切割难点在于“脆”，那么铌酸锂的切割难点则在于“脆+热敏+大尺寸”的叠加。
铌酸锂（LiNbO₃）是光电调制领域的“老将”，因其优异的电光系数和宽透明窗口，长期占据高速光通信调制器的主流地位。而薄膜铌酸锂（TFLN/LNOI）技术的成熟，让这员老将焕发新生——超过 110GHz 的带宽和低至 2.15 V·cm（O 波段）的 VπL 积，满足下一代 800G、1.6T 及更高速光互联对调制器核心性能的苛刻要求。2026 年被业界称为薄膜铌酸锂“量产元年”。
市场规模方面，TFLN 晶圆市场预计从 2025 年的 1.76 亿美元增长至 2032 年的 20.8 亿美元，年复合增长率约 42%；TFLN 调制器市场预计从 2025 年的 0.35 亿美元增至 2032 年的 4.94 亿美元，CAGR 约 55.4%。天通股份已实现国产 8 英寸铌酸锂晶圆量产，南智光电等企业也在推进 8 英寸晶圆级代工能力。
然而，铌酸锂晶圆的加工难度同样不容低估。铌酸锂晶体属于典型的非中心对称晶体，其材料去除受加工参数和力学性能（硬度、断裂韧性、杨氏模量等）的综合影响。从物理特性看，铌酸锂的密度 4.65 g/cm³，是一种脆性显著的材料。温度变化会通过热释电效应和热应力两种途径显著加剧损伤风险：一方面温升或温降导致晶片表面瞬间积聚高电压，引发静电释放损伤；另一方面热膨胀各向异性产生的热冲击应力可直接导致裂纹扩展，使断裂破损量显著增大。因此，加工过程中必须严格控制温升。
对划切工艺而言，铌酸锂晶圆的挑战集中在三个层面。其一，铌酸锂本身的脆性使得切割过程中极易产生微裂纹和崩边，且裂纹扩展速度快、难以控制。其二，薄膜铌酸锂（LNOI）晶圆是“铌酸锂薄膜+绝缘层+硅衬底”的三明治结构，异质叠层的力学特性差异使得切割时容易产生界面脱层或应力集中。其三，晶圆尺寸正在从 4 英寸、6 英寸向 8 英寸过渡，大尺寸晶圆的翘曲问题进一步增加了切割难度。
铌酸锂划切的挑战
本征脆性：铌酸锂为非中心对称晶体，微裂纹易快速扩展，崩边控制难度大
热敏感性：温升可导致晶片内部结构变化、断裂破损量增大，冷却控制要求苛刻
异质叠层结构：LNOI 为“铌酸锂薄膜+SiO₂+Si 衬底”三层结构，切割时易产生界面脱层
大尺寸翘曲：8 英寸晶圆翘曲更显著，对切割对位和刀片进给精度提出更高要求
▎PART 04 划片刀：CPO 光路上隐秘的“命门”
当 CPO 的产业时钟越走越快，一个现实问题浮出水面：砷化镓、铌酸锂的产线越铺越多，谁来为这些产线提供匹配的划片刀？
长期以来，划片刀市场由日本企业主导。DISCO 的“划片机+划片刀”捆绑模式形成了较高的客户粘性，后来者想切入并非易事。但化合物半导体的划切需求与硅基有本质差异——更细的磨料粒度、更窄的刀刃露出、更特殊的结合剂配方，这些都是传统硅基刀片难以覆盖的增量需求。国产划片刀企业正是在这些差异化需求中找到了切入点。
以化合物半导体划切为例，不同的材料、不同的晶圆厚度、不同的切割道宽度，都要求划片刀具备高度定制化的能力。这恰恰是国产划片刀企业可以发挥优势的领域——更灵活的配方调整、更快的响应速度、更贴近客户工艺的定制开发。
值得注意的是，CPO 对切割精度的要求远超传统封装。当光引擎与交换芯片共封装时，光芯片的任何边缘缺陷都可能影响光路耦合效率，进而影响信号完整性。这意味着，划片刀不仅要在“切得动”的层面满足需求，更要在“切得精”的层面经得起考验——正面崩缺、背面崩缺、侧面崩缺都需要控制在微米级别。
▎PART 05 国产力量：在差异化需求中站稳脚跟
当砷化镓、铌酸锂的产线加速落地时，划片刀的国产化并非锦上添花，而是供应链安全的刚需。
在国产划片刀赛道中，江苏卓进半导体科技有限公司是较早布局化合物半导体划切方案的企业之一。这家位于江苏启东的企业，定位为半导体封装环节切割及研磨解决方案商，是江苏省专精特新中小企业、国家级高新技术企业，已推出覆盖砷化镓（红黄 GaAs）、铌酸锂/钽酸锂、碳化硅、氮化镓、磷化铟等多品类化合物半导体的轮毂型划片刀产品。
在砷化镓切割方案中，卓进采用 SD5000M-90-AA 规格轮毂型划片刀，以单刀模式完成 140μm 厚度、36μm 切割道的精密切割，正面与背面崩缺控制表现良好。在铌酸锂/钽酸锂方案中，则采用 SD3500M-50-CC 规格，以 15mm/s 的切割速度适配 220μm 厚度晶圆的切割需求。这些方案的共同特点是：针对特定材料的脆性和热敏特性，通过磨料粒度、集中度和结合剂的定制化配比，在切割质量与刀片寿命之间取得平衡。
▎PART 06 写在后面：切割精度决定 CPO 上限
回顾整条逻辑链：CPO 规模部署 → 光芯片投片量攀升 → 砷化镓/铌酸锂划切需求增加 → 材料脆性叠加异质结构 → 切割难度远超硅基 → 高端定制化划片刀需求放量。这条链条上的每个环节都是确定性的。
第一，CPO 需求确定性。 TrendForce 预估 CPO/NPO 市场规模从 2025 年约 1 亿美元到 2030 年 390 亿美元以上，LightCounting 预测 2030 年 CPO 端口出货量接近 1 亿个——无论哪个口径，增速都是确定性的。
第二，材料切换的确定性。 从可插拔模块到 CPO，光芯片的材料体系从硅光扩展到砷化镓、铌酸锂、磷化铟并行，切割对象从单一硅基变为多元化合物半导体，划片刀的技术门槛和单品价值都在提升。
第三，国产替代的确定性。 当砷化镓产线、铌酸锂产线在中国大地上陆续建成时，划片刀作为产线耗材，其供应安全不容忽视。国产划片刀企业正在化合物半导体这一差异化赛道上，逐步建立技术壁垒和客户信任。
CPO 的故事，大多数人在讲光引擎、讲硅光子、讲先进封装。但别忘了，当光路越做越精密、芯片越做越薄时，那把划片刀的精度，也是决定 CPO 良率上限的关键变量。
