ECTC 2026 | Dai Nippon Printing | High-Density Polymer Waveguide Integration on Glass Substrate for CPO

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Dai Nippon Printing（DNP）在 ECTC 2026 把聚合物光波導用壓印微影做到 10 µm 間距整合在玻璃基板上——這是 GPU 對 GPU 高密度光互連需要的細間距。但這篇真正的重點是一條設計鐵律：高密度的代價要靠「折射率對比（Δ）」來付。 間距越窄，相鄰波導串擾越嚴重；DNP 用模擬與實測證明，只要把核心與包層的相對折射率差拉到 Δ≥2.3%，10 µm 間距下串擾就能壓到 −30 dB 以下（實測 −32.3 dB）。可靠度上，HTS 150°C 500 小時後 Δ 只從 3.02% 掉到 2.87%，不影響單模傳輸與彎曲損耗。一句話：高密度聚合物波導能不能做，看你的折射率對比夠不夠高。

1. 論文背景：玻璃基板上的聚合物波導，為 GPU 互連而生

這篇來自 Dai Nippon Printing（DNP，日本千葉）的論文，發表於 2026 IEEE 第 76 屆 ECTC。AI 與 IoT 把資料中心流量推爆，現行可插拔光模組把電光轉換放在有機板邊緣，長電氣走線造成損耗與功耗瓶頸；CPO 把光學拉近運算晶片來解。DNP 的概念是：在大面積玻璃基板上整合聚合物光波導，多顆 GPU 共用一塊玻璃，GPU 對 GPU、封裝對封裝的高頻寬連接走光互連。

玻璃當基板的好處（低 CTE、平整、電光共存）我們在玻璃基板不再是 PPT 技術：TGV 賽道為什麼在 2026 一次到位拆過；DNP 補的是「玻璃上的聚合物光波導」這一層，與聚合物波導扛住 +20 dBm 六小時是同一條材料路線的不同切面。

Fig. 1：大面積玻璃基板整合聚合物波導的概念圖，多顆 GPU 以光互連連接。圖片來源：Dai Nippon Printing, ECTC 2026 - Fig. 1

2. 核心問題：把整篇論文濃縮成一句話

這篇論文要解決的問題是：用壓印微影把聚合物波導做到 10 µm 間距時，相鄰波導的串擾怎麼壓下去、材料可靠度擐不擐得住。

答案是：靠拉高核心與包層的相對折射率差（Δ）。

3. 關鍵圖表逐一解析

3.1 這張圖展示了「10 µm 間距的核心圖案做得出來」

這張圖（Fig. 2）是 SEM：用壓印微影做出 10 µm 間距的核心圖案（俿視）與帶薄殘留層的截面。壓印微影天生會在模具與基板間留一層薄殘留層（residual layer），這是壓印的共通問題。DNP 用 squeegee 把多餘核心材料刮掉、顯著降低殘留層厚度——殘留層越薄，串擾越低。

3.2 這張圖展示了「串擾要靠折射率對比來壓」

這組圖（Fig. 3 模擬、Fig. 5 實測）是全篇核心。串擾定義為激發波導與相鄰波導輸出強度差。模擬（BPM）顯示，以 −30 dB 為門檻，最小可用間距：Δ=0.5% 要 50 µm、Δ=1.0%/2.0% 要 20 µm、Δ=3.0% 才能到 10 µm。實測（Δ=0.4%/1.3%/2.3%）也一致：Δ=0.4% 要 30 µm、Δ=1.3% 要 20 µm、Δ=2.3% 才能在 10 µm 間距把串擾壓到門檻內，實測 −32.3 dB。

結論很硬：折射率對比越高，可用間距越窄。 想要 10 µm 高密度，Δ 至少要 2.3%。同樣的高對比也讓小彎曲半徑（1 mm）下的彎曲損耗可接受——模擬顯示 Δ 低於 1.4% 彎曲損耗才會超過 0.1 dB。

3.3 這張圖展示了「高溫後折射率對比掉多少」——可靠度

這張圖（Fig.˙ 含 HTS/THS 數據）量材料可靠度。聚合物波導在高溫高濕下折射率變化通常比玻璃／矽大，會造成模態失配與散射。DNP 依 JEDEC 做 HTS 150°C 與 THS 85°C/85%RH。結果：HTS 500 小時後相對折射率差只從 3.02% 掉到 2.87%（降 0.15%）。用單模條件（V-parameter）與彎曲損耗兩個角度評估，這個變化都不影響傳輸——彎曲損耗要 Δ 掉到 1.4% 以下才會破 0.1 dB，離 2.87% 還很遠。

4. 技術亮點

第一個亮點是把「高密度 = 高折射率對比」這條設計鐵律量化清楚。DNP 用模擬＋實測雙證據，給出每個 Δ 對應的最小可用間距，等於給後續設計者一張「要做多窄、Δ 就得多高」的對照表。

第二個亮點是壓印微影 + squeegee 降殘留層的製程，把困擾壓印的殘留層串擾問題壓下去，並驗證材料 500 小時高溫後 Δ 仍足夠——讓玻璃上聚合物波導具備實用可靠度。

5. 產業連結：離量產有多遠？誰受益？

距離：這是「特性與可靠度驗證」階段——10 µm 間距、−32.3 dB 串擾、500 小時可靠度都過，但論文也誠實點出限制：細間距區段一旦拉長串擾會升高、折射率對比也有物理上限。離整板級 GPU 互連量產還有系統整合的距離。

受益者：最直接是玻璃基板 + 聚合物波導材料／壓印設備鏈（DNP 本身就是印刷與壓印 know-how 起家）；其次是想做大面積玻璃光互連板的封裝與系統廠。這條路線與 Corning 的玻璃光波導（離子交換）是「玻璃上做光路」的兩種材料解——一個用玻璃本身的波導、一個在玻璃上鋪聚合物，各有成本與可靠度權衡。

6. 總結

這篇論文該被記住的一句話是：高密度聚合物波導能不能做到 10 µm，看你的折射率對比夠不夠高——DNP 用 Δ=2.3% 把串擾壓到 −32.3 dB，並證明 500 小時高溫後 Δ 還夠用。 對追蹤 CPO 光重佈線的人，觀察點是：聚合物波導路線的競爭力，藏在「折射率對比 × 殘留層控制 × 高溫 Δ 穩定度」這三個材料參數裡，不是只看間距數字。

參考資料

Takuya Kitainui, Yujiro Saito, Naoki Fukuda, Kenichi Ogawa, "High-Density Polymer Waveguide Integration on Glass Substrate for CPO," 2026 IEEE 76th ECTC. Dai Nippon Printing Co., Ltd., Chiba, Japan.