Luvantix | Co-Packaged Optics Platform

光電融合(CPO)・データセンター向けの光学材料

AIの普及で、データセンターの通信量と消費電力が急増しています。そこで注目されているのが、電気の配線の一部を光に置き換える「光電融合」です。Luvantix社は、光の通り道をつくる樹脂から、部品同士を光でつなぐ技術、検査装置までをそろえた「CPOプラットフォーム」を提供しています。

  • ポリマー光導波路
  • フォトニックワイヤボンディング
  • マイクロGRINレンズ
  • 光学接着剤
  • インライン検査

【確認用の下書き】黄色の箇所は、メーカーへの確認が必要な箇所です(公開前に外します)。数値は Luvantix社 総合カタログ(2026年9月版)にもとづきます。

光電融合(CPO)とは

光電融合とは、電気で計算する半導体と、光で信号を送る部品を組み合わせて、データをより速く、より少ない電力でやり取りする技術です。日本でもNTTのIOWN構想などで研究開発が進められています。

これまでのデータセンターでは、サーバーやスイッチの前面に「光トランシーバー」という部品を差し込み、そこで電気信号と光信号を変換していました(プラガブル方式)。この方式では、半導体から光トランシーバーまで電気の配線が長くなり、通信速度が上がるほど、配線で失われる電力が大きくなります。

Co-Packaged Optics(CPO:コパッケージド・オプティクス)は、光の送受信部(光エンジン)を、半導体と同じパッケージの中のすぐそばに載せる方式です。電気の配線を短くできるため、消費電力を抑えながら通信速度を上げられます。シリコンの上に光の回路をつくる「シリコンフォトニクス」の技術とあわせて、AIデータセンターの通信を支える光電融合の技術として開発が進んでいます。

従来:プラガブル方式基板半導体光トランシーバー長い電気の配線速くなるほど、配線で失われる電力が増える
CPO:コパッケージド・オプティクス基板同じパッケージの中半導体光光光の部品を半導体のすぐそばに載せ、電気の配線を短くする

図:黄色が電気の配線、赤が光ファイバー。CPOでは電気の配線が短くなります(模式図)。

CPOの課題は「光の配線」

CPOでは、光チップ(PIC)と外の光ファイバーの間を、光のロスをできるだけ小さくしてつなぐ必要があります。ところが、光チップの光の通り道は数マイクロメートル(髪の毛の太さの数十分の一)と細く、光ファイバーのコアとは大きさも位置も違います。

この「光の配線」(光導波路・光配線・光インターコネクト)をどうつくり、どうつなぎ、どう検査するかが、光電融合のデバイスを量産するうえでの大きな課題です。

光チップ(PIC)光の回路。通り道は約0.4〜2μm
→
光の線でつなぐフォトニックワイヤボンド
PW-Tx/Rx
→
光導波路ガラスの上の光の通り道。約4μm
WG-EP
→
レンズ・接着光を絞って結合し、部品を固定
PC-ND・GL-M/C・OA
→
光ファイバーファイバーアレイ(FAU)。コアは約8μm

青い枠の部分に、Luvantix社の材料・技術が使われます。つなぎ目の位置の測定・検査には、インライン検査装置(HT-NP)を使います。

Luvantix CPOプラットフォーム

Luvantix社のCPOプラットフォームは、光ガラスインターポーザ(光の配線をつくり込んだガラスの基板)を実現するための5つの技術に、硬化用のUV照射装置を加えたものです。材料や工程を1つずつ別々に用意するのではなく、光の通り道をつくる材料、部品をつなぐ技術、組み立て、検査までを1社でそろえて、まとめて開発を進められます。

WG-EP

ポリマー光導波路用樹脂

ガラスの上に、光の通り道をつくる樹脂

PW-Tx/Rx

フォトニックワイヤボンディング

光チップ・光導波路・光ファイバーを、光の線でつなぐ受託サービス

PC-ND

ナノ3Dプリント用樹脂

光を結合するマイクロレンズをつくる樹脂

OA

光学接着剤

ファイバーアレイや光学部品を固定する接着剤

HT-NP

インライン検査装置

光のコアの位置を3次元で測り、接続の設計と検査に使う装置

UV-SP

UV照射装置

光学接着剤・樹脂を硬化させるスポット照射装置

このほか、光ファイバーと光チップの結合に使える薄型のGRINレンズアレイ(GL-M/C)や、インクジェットで屈折率の分布をつくる樹脂(PC-OG)もそろえています。

ポリマー光導波路用 コア・クラッド樹脂(WG-EPシリーズ)

ポリマー光導波路のコア(光が通る芯)とクラッド(そのまわりの層)をつくる、UV硬化型のエポキシ樹脂です。コア用とクラッド用を組み合わせて、光を閉じ込めるのに必要な屈折率の差をつくります。

  • 低屈折率・低損失。光ガラスインターポーザの上での光導波路づくりに
  • ネガ型の光硬化樹脂で、ウェハにスピンコートし、フォトリソグラフィでパターンをつくれます。インクジェット用(_1K)もあります
  • 硬化収縮が小さく、複屈折(向きによる屈折率の差)が小さく、環境の変化に強い
  • 用途:光電融合(CPO)、光インターポーザ・光ファンアウト、シリコンフォトニクスの実装、AIデータセンター・HPCの光配線
ポリマー光導波路の断面の電子顕微鏡写真。幅6μm、高さ7μmのコア
ポリマー光導波路の断面(幅6μm・高さ7μm)
品番用途塗布方法屈折率(硬化後・1550nm)
WG-400EPポリマー光導波路スピンコート1.400
WG-400EP_1Kポリマー光導波路インクジェット1.400
WG-420EPポリマー光導波路スピンコート1.420
WG-420EP_1Kポリマー光導波路インクジェット1.420
WG-460EPポリマー光導波路スピンコート1.460
WG-460EP_1Kポリマー光導波路インクジェット1.460
WG-480EPポリマー光導波路スピンコート1.480
WG-480EP_1Kポリマー光導波路インクジェット1.480

すべて低損失グレード。光通信で使う波長(1550nm)での屈折率です。

フォトニックワイヤボンディング(PW-Tx/Rxシリーズ)

フォトニックワイヤボンディング(PWB)は、ナノ3Dプリントで、光チップや光導波路、光ファイバーの間を、樹脂でできた細い「光の線」でつなぐ技術です。部品の位置が少しずれていても、実際の位置に合わせて線の形を設計できるため、位置合わせの許容範囲が広く、設計の自由度も高まります。Luvantix社では、受託サービスとして提供しています。

  • 送信側(Tx)は線の太さ1.8μmで損失2.54dB、受信側(Rx)は6.5μmで損失0.1dBの実績
  • 用途:チップ間の光接続、シリコンフォトニクス、光トランシーバー(TOSA・ROSA)、LiDAR、医療・バイオ向けのフォトニクス
フォトニックワイヤボンドの模式図。受信側は線径6.5μmで損失0.10dB、送信側は線径1.8μmで損失2.54dB
受信側(上)と送信側(下)のフォトニックワイヤボンド
品番用途線の太さ線の長さビームモード接続損失
PW-18TX送信(Tx)-光導波路1.8μm127μmシングルモード2.60dB未満
PW-65RX受信(Rx)-光導波路6.5μm127μmシングルモード0.10dB未満

線の長さは、カタログでは127μm、メーカーサイトでは110μmと記載が異なるため確認中です。

超薄型マイクロGRINレンズアレイ(GL-M/Cシリーズ)

GRINレンズ(屈折率分布型レンズ)は、レンズの中の屈折率を少しずつ変えることで、曲面がなくても光を集めたり、平行な光(コリメート光)にしたりできるレンズです。

GL-M/Cシリーズは、厚さ200〜900μmの薄い板の中にGRINレンズを並べた一体型のマイクロレンズアレイです。何枚ものレンズを重ねていた構成を1枚に置き換えられ、光ファイバーと光チップの光の結合や、コリメートレンズとして使えます。

  • 通信波長(1310nm・1550nm)のシングルモード向けに設計
  • ウェハレベルでの製造に対応し、小型の光学系をつくれます
  • 用途:AIデータセンター・HPCの光接続、CPO、シリコンフォトニクスの実装、液冷のCPOでのビーム結合
厚さ600μmの超薄型マイクロGRINレンズアレイと、レンズ内の屈折率の分布、焦点でのビーム径
厚さ600μmのGRINレンズアレイと、レンズの中の屈折率の分布
品番用途配列レンズピッチ倍率ビーム径レンズの厚さ集光スポット径
GL-04102MCPO・PIC4×1(4ch)127μm−0.2140μm696μm8.0μm
GL-08102MCPO・PIC8×1(8ch)127μm−0.2140μm696μm8.0μm
GL-08202MCPO・PIC8×2(16ch)127μm−0.2140μm696μm8.0μm
GL-40202MCPO・PIC40×2(80ch)127μm−0.2140μm696μm8.0μm
GL-04110Cコリメート4×1(4ch)127μm+1.040μm928μm40μm
GL-08110Cコリメート8×1(8ch)127μm+1.040μm928μm40μm
GL-08210Cコリメート8×2(16ch)127μm+1.040μm928μm40μm
GL-40210Cコリメート40×2(80ch)127μm+1.040μm928μm40μm

カタログでは GL-08102M が「8×1=4CH」、GL-40210C のレンズの厚さが「127μm」と記載されていますが、メーカーサイトの値(8ch・928μm)で掲載しています。

ナノ3Dプリント(二光子重合)用樹脂(PC-NDシリーズ)

二光子重合(2PP)は、レーザーの焦点の部分だけで樹脂を固め、マイクロメートル以下の細かさで立体をつくる3Dプリントの技術です。PC-NDシリーズは、この二光子重合に使える低屈折率の樹脂です。メーカーによれば、ナノ3Dプリントに使える世界初の低屈折率樹脂で、2024年に特許を取得して実用化されました。

  • 屈折率を1.330(水と同じ)〜1.670の範囲から選べます
  • マイクロレンズ、自由曲面レンズ、ミラー、光回路、光導波路などの微小な光学部品の試作に
  • CPOでは、光を結合するためのマイクロレンズの造形に使われます
PC-375ND(屈折率1.375)で造形した、厚さ1.4μmの低屈折率クラッド構造の電子顕微鏡写真
PC-375ND(屈折率1.375)でつくった、厚さ1.4μmの低屈折率クラッド
品番用途特長粘度(mPa·s)屈折率(硬化後・589nm)
PC-320NDナノ3Dプリント水と同じ屈折率2,5001.330
PC-340NDナノ3Dプリント低屈折率2,5001.344
PC-380NDナノ3Dプリント低屈折率2,5001.391
PC-400NDナノ3Dプリント低屈折率2,5001.418
PC-452NDナノ3Dプリント石英(SiO2)と同じ屈折率2,5001.456
SH-548NDナノ3Dプリント耐熱2,9001.548
PC-600NDナノ3Dプリント高屈折率3,3001.600
PC-670NDナノ3Dプリント高屈折率5,5001.670

インクジェット3Dプリント用 低屈折率樹脂(PC-OGシリーズ)

インクジェットで樹脂を少しずつ積み重ね、レンズの中の屈折率を場所ごとに変える(屈折率分布をつくる)ための、低粘度の低屈折率樹脂です。曲面を削ったり磨いたりせずに、GRINレンズや、軸対称でない位相板などの複雑な光学部品をつくれます。屈折率の異なる樹脂を組み合わせれば、1つのレンズに複数の光学的な性質を持たせることもできます。

  • 屈折率1.315〜1.450
  • インクジェットに適した低粘度(10mPa·s未満の品も)
  • 硬化後の表面が硬く、インクジェットでつくるGRINレンズに
インクジェット3Dプリントでつくる、屈折率分布型のフレネルレンズ構造
インクジェットでつくる屈折率分布型レンズ
品番用途特長粘度(mPa·s)屈折率(硬化後・589nm)
PC-315OGインクジェット極低屈折率50未満1.315
PC-340OGインクジェット低屈折率・低粘度40未満1.340
PC-360OGインクジェット低屈折率・低粘度20未満1.360
PC-380OGインクジェット低粘度・高硬度10未満1.380
PC-400OGインクジェット低粘度・高硬度10未満1.400
PC-420OGインクジェット低粘度・高硬度10未満1.420
PC-450OGインクジェット低粘度・高硬度10未満1.450

品番は、カタログの「PC-3150G」などの表記ではなく、メーカーサイトの表記(PC-315OGなど)で掲載しています。

光導波路のリアルタイム3Dインライン検査装置(HT-NPシリーズ)

ポリマー光導波路、窒化シリコン(SiN)の光チップ、レーザーダイオード、光ファイバーの、光が通るコアの位置を、3次元でリアルタイムに測る装置です(特許出願中)。

測った位置をもとに、フォトニックワイヤボンドの形と配置を自動で設計し直すことで、部品のつなぎ目の損失を抑えます。製造ラインでのインライン検査や、量産での品質管理にも使えます。

光導波路のコアの位置を3次元で測定した検査画像
光のコアの位置を3次元で測った検査画像
品番用途特長分解能表面の感度
HT-NP013Dスキャン高速130nm0.1nm

HT-NPシリーズはカタログにのみ記載があり、メーカーサイトには掲載がありません(取り扱いを確認中)。

Luvantix社と大倉ケミテックについて

Luvantix ADM(本社:韓国・大田)は、低屈折率のUV硬化樹脂を専門とするメーカーです。1997年に英国サウサンプトン大学の光エレクトロニクス研究センターとともに、低屈折率のUV硬化樹脂を世界で初めて実用化しました。屈折率1.32まで下げたUV硬化樹脂をはじめ、30年以上にわたって光ファイバーや光学部品向けの材料を開発しています。低屈折率のUV硬化樹脂に関する特許は12件。ISO9001・ISO14001・ISO13485を取得しています。

大倉ケミテックは、Luvantix社の日本の窓口(Luvantix Japan)として、製品のご紹介、サンプル、お見積り、技術的なご相談を承っています。

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