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。[1]
与此同时，LightCounting预测2030年CPO端口出货量将接近1亿个。[2]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"。
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。[3] 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。[4]
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。[5]
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%。[6] 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。[1]
● 2030年CPO端口出货量预计接近1亿个[2]
● 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[3]
● 砷化镓晶圆市场：2024年11.4亿美元，2025-2034年CAGR 11.8%[7]
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。[8] 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。[9]
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。[10] 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。[11]
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。[12] 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。
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。[14] 2026年被业界称为薄膜铌酸锂"量产元年"。[15]
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%。[16] 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。[17]
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。[18] 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。[19]
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。[20]
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
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。[21] 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。
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。[22]
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。[22] 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。
企业聚焦江苏卓进半导体科技有限公司
在半导体底层材料国产化赛道上，江苏卓进半导体科技有限公司专注于封装环节切割及研磨解决方案，是江苏省专精特新中小企业、国家级高新技术企业，产品覆盖轮毂型晶圆划片刀、无轮毂型划片刀及磨刀板，可适配DISCO、TSK等国际主流设备及国产设备，同时提供减薄、背金、划片一站式磨划加工服务。
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。[1][2]
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。
参考来源：
[1] TrendForce集邦咨询：CPO/NPO市场规模从2025年约1亿美元跃升至2030年390亿美元以上；证券时报，2026年6月12日
[2] LightCounting：预计2030年CPO市场规模将达百亿美元，CPO端口出货量接近1亿个；C114通信网
[3]EET电子工程专辑：CPO概念爆火！：2025年光通信革命，哪些企业已入局？
[4] 台积电硅光子技术2026年迈向量产：艾邦半导体网/IDTechEx报告
[5] 光芯片材料体系分类：磷化铟（InP）系列、砷化镓（GaAs）系列、铌酸锂（LiNbO3）系列；开源证券/天风证券研究报告
[6] 财联社：瞄准AI数据中心需求 磷化铟衬底巨头计划将产能扩大至多10倍，2026-06-16
[7] 砷化镓晶圆市场规模：2024年11.4亿美元，2025-2034年CAGR 11.8%；Global Market Insights
[8] GaAs禁带宽度1.42eV、电子迁移率约8500 cm2/V·s：行业基础物理参数，见Coherent高意材料数据表
[9] 砷化镓射频半导体市场：2024年42.05亿美元→2035年83.31亿美元；MRFR（Market Research Future）报告
[10] GaAs努氏硬度750 kg/mm2、断裂模量138 MPa：Coherent高意砷化镓材料特性数据表
[11] 砷化镓晶体力学特性的各向异性计算：学术文献，中国机械工程相关期刊
[12] 红黄砷化镓芯片切割方案参数（Die 0.08×0.08mm，切割道36μm，厚度140μm）：卓进半导体产品加工方案数据
[13] 划片刀配方对砷化镓晶圆切割崩裂的影响：学术研究论文，磨料粒度越细崩裂尺寸越小
[14] TFLN调制器VπL小于2 V·cm、调制带宽超过100 GHz：中国光学/铌酸锂薄膜调制器研究进展综述
[15] 2026年被称为薄膜铌酸锂"量产元年"：OFweek光通讯网/民生证券研究报告
[16] TFLN晶圆市场：2025年1.76亿美元→2032年20.8亿美元（CAGR 42%）；TFLN调制器市场：2025年0.34亿美元→2032年7.4亿美元（CAGR 55%）；行业研究机构数据
[17] 天通股份8英寸铌酸锂晶圆量产；南智光电8英寸晶圆级代工：天通股份公告/电子工程专辑
[18] 铌酸锂晶体超精密加工技术研究进展：学术综述文献，材料去除受硬度、断裂韧性、杨氏模量影响
[19] 《表面技术》编辑部，温度对铌酸锂晶片磨削减薄的影响
[20] LNOI晶圆三明治结构及8英寸晶圆翘曲问题：行业技术综述/南智光电工艺介绍
[21] 化合物半导体划切对刀片定制化的要求：行业工艺分析/卓进半导体产品方案数据
[22] 卓进半导体产品方案及企业信息：卓进半导体封装磨划耗材和加工服务介绍（2025年9月版）
