ECTC 2026 | Qnity Electronics | Multi-Mode Polymer Waveguides for Co-Packaged Optics

6月29日
讀畢需時 5 分鐘

Qnity Electronics（DuPont 電子材料分拆出來的公司）在 ECTC 2026 推的是一條「無聖但好量產」的路：用 BCB（苯並環丁烯，CYCLOTENE）乾膜，在標準 PCB 製程裡做多模聚合物波導。整套用 PCB 廠現成的壓膜、面板級曝光、顯影、熱固化就能做，導入門檻低；傳播損耗低到 0.07–0.11 dB/cm。可靠度也硬：10/20 次回流焊插入損耗沒有統計顯著變化、85°C/85%RH 高溫高濕 1000 小時只增加 ~0.02 dB/cm。它還打破一個常見假設：「間距夠大的多模波導不會串擾」——實測即使間距拉到幾十微米，某些 supermode 在夠長傳輸距離下仍會耦合（約 1% 功率），要不要緊得看 loss budget。一句話：把光波導做進 PCB 製程，用最低的導入門檻換 datacom 等級的光互連。

1. 論文背景：把光波導做進 PCB 製程

這篇來自 Qnity Electronics（美國 Wilmington 等地，DuPont 電子事業分拆），發表於 2026 IEEE 第 76 屆 ECTC。HPC 與下世代資料中心的吞吐需求把傳統電互連的效能與能效逼到極限，聚合物光波導是把高頻寬、低損耗光連接「直接整進印刷電路板（PCB）」的候選。

Qnity 用的是 BCB 化學的 CYCLOTENE 乾膜（CWG2100 當包層、CWG2000 當核心），BCB 在半導體界以熱與化學穩定著稱。重點是製程：用 PCB 廠既有的壓膜、面板級曝光、鹼性顯影、熱固化就能做，導入門檻低；傳播損耗約 0.1 dB/cm，是銅互連的有力替代。

聚合物波導當光互連的脈絡見技術文章分析｜聚合物波導扛住 +20 dBm 六小時；玻璃當光基板是另一條路線見玻璃基板不再是 PPT 技術：TGV 賽道。Qnity 這篇押的是「PCB 製程相容」這個量產角度。

Fig. 1：乾膜波導製程——壓下包層、壓核心並曝光顯影、再壓上包層完成光學疊層。圖片來源：Qnity Electronics, ECTC 2026 - Fig. 1

2. 核心問題：把整篇論文濃縮成一句話

這篇論文要證明的是：用 PCB 製程相容的 BCB 乾膜做多模聚合物波導，能不能同時做到低損耗、可接受的彎曲與串擾、以及通過回流焊與高溫高濕的可靠度。

答案大致都過——而且它順便修正了「多模波導間距大就不串擾」這個常見誤解。

3. 關鍵圖表逐一解析

3.1 這張圖展示了「PCB 製程就能做、損耗 0.07–0.11 dB/cm」

這組圖（Fig. 1、Fig. 3）講製程與損耗。乾膜壓層 + 光圖案化（光罩或雷射直接成像 LDI）+ TMAH 顯影，全相容 PCB 工作流。Cut-back 量測：玻璃基板樣品傳播損耗 0.07 dB/cm、雙面耦合損耗 0.09 dB；PCB 基板乾膜樣品 0.11 dB/cm、耦合損耗 0.26 dB。PCB 樣品耦合損耗較高，源自 40×40 µm 方形波導與 50 µm 圓形多模光纖的模場不匹配。兩者傳播損耗差異仍在研究（高階模與側壁粗糙度交互作用、PCB 表面粗糙度、乾膜製程散射中心等）。

重點：用 PCB 既有設備就能做到 ~0.1 dB/cm，這是「低導入門檻」的核心賣點。

3.2 這張圖展示了「彎曲與串擾的真實限制」

這組圖（Fig. 5、Fig. 6）講彎曲與串擾。彎曲：S-bend 模擬與實測吻合，彎曲半徑 5 mm 時透射功率掉到約 46%——多模波導對彎曲半徑敏感。串擾：40 µm 與 250 µm 間距的插入損耗只差 0.01 dB（看似都不串擾）；但模態分析揭露一個反直覺結論——即使間距幾十微米，某些 supermode 在夠長距離下仍會耦合。約 1200 個模裡只有約 15 對 supermode 顯著耦合，平衡模態分布下約 1% 功率參與耦合，長距離才會明顯。要不要緊得看 loss budget 與通道間隔離需求。

這段最有價值：它戲破「well-spaced 多模波導免疫串擾」的常見假設，給設計者一個誠實的提醒。

Fig. 5：歸一化平均透射對彎曲半徑——RoC 5 mm 時降到約 46%，多模波導對彎曲半徑敏感。圖片來源：Qnity Electronics, ECTC 2026 - Fig. 5

3.3 這張圖展示了「可靠度過得了回流焊與高溫高濕」

這組圖（Fig. 7、Fig. 8）是可靠度。回流焊：10 與 20 次熱循環後插入損耗無統計顯著變化，BCB 熱穩定優異。高溫高濕（HTHH，85°C/85%RH）：1000 小時後插入損耗只增加 ~0.02 dB/cm，吸濕劣化極小。論文也誠實標註：HTHH 是最差情況（光學層完全裸露而非封在 PCB 疊層內），完整夾在疊層裡的結構待後續驗證。

4. 技術亮點

第一個亮點是PCB 製程相容 + 低導入門檻：BCB 乾膜用 PCB 廠現成的壓膜、面板曝光、顯影、熱固化就能做，傳播損耗 0.07–0.11 dB/cm。對想把光互連「鋪進板子」的人，這是最少改製程的路。

第二個亮點是對多模串擾的誠實量化：用 supermode 分析戲破「間距夠大就不串擾」的假設，指出長距離下仍有約 1% 功率耦合，並把它放回 loss budget 的脈絡——這種把限制講清楚的態度，比只報好數字更有參考價值。

5. 產業連結：離量產有多遠？誰受益？

距離：成熟度偏「材料/製程 + 可靠度驗證」——損耗、彎曲、串擾、回流焊、HTHH 都驗了，但完整封在 PCB 疊層內的結構、與收發器/連接器的系統整合還要走。Qnity 點名乾膜製程的損耗仍在持續優化。

受益者：最直接是 PCB 廠與板級光互連生態系——用既有設備就能切入光波導，這是 Qnity（DuPont 電子材料血統）的主場。其次是走板級光互連（on-board optics）的系統廠。要冷靜的是：這是多模路線，與單模高速長距是不同戰場——多模適合短距、板級、成本敏感的連接，彎曲半徑敏感（5 mm 就掉到 46%）也限制佈線。它的甜蜜點在「低成本、PCB 相容、短距板級」，不是衝最高速率或最長距離。

6. 總結

這篇論文該被記住的一句話是：把光波導做進 PCB 製程，用最低導入門檻換 datacom 等級光互連——Qnity 的 BCB 乾膜 0.07–0.11 dB/cm、過回流焊與 HTHH，還誠實點出多模波導的長距串擾。 對追蹤板級光互連的人，觀察點是：多模聚合物波導比的是「PCB 相容度 × 損耗 × 彎曲容忍 × 串擾管理」，Qnity 贏在製程門檻低，戰場在短距板級而非單模高速。

參考資料

Ross Johnson, Yaming Jiang, Rui Zhang, James Ryley 等, "Multi-Mode Polymer Waveguides for Co-Packaged Optics," 2026 IEEE 76th ECTC. Qnity Electronics, Inc., Wilmington, DE, USA.