村田、聯電都搶進！一次看懂 AI 光通訊下一代調變器材料「TFLN」
AI 叢集的資料傳輸速度持續升級，銅線與傳統矽光調變器的負擔瓶頸日益浮現，業界開始把目光轉向一種老材料的新做法：TFLN（薄膜鈮酸鋰）。日本被動元件大廠村田製作所已規畫 TFLN 光調變器，目標 2028 年量產；晶圓代工廠聯電（2303）與旗下聯穎光電（3550），此前也宣布與 HyperLight 合作，在 6 吋與 8 吋晶圓上量產 TFLN 平台。
從材料廠、元件廠到晶圓代工，TFLN 正從實驗室走向產線。本文將整理 TFLN 是什麼、能解決什麼問題、以及卡在哪些製造難題。
TFLN 是什麼？次世代光調變器的關鍵材料
TFLN 是把單晶鈮酸鋰（LiNbO₃）切成數百奈米厚的薄膜，再貼合到矽或石英等基板上，形成「絕緣體上鈮酸鋰（LNOI）」結構。它的用途不是傳輸光，而是製作光調變器，把電訊號寫入雷射光中。
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運作原理是普克爾斯效應（Pockels effect）：對鈮酸鋰施加電壓時，折射率會瞬間改變，光的強度或相位也隨之被控制。這個效應快速且線性，是 TFLN 能支援高速傳輸的物理基礎。
為什麼 AI 資料中心需要 TFLN？三大優勢報你知
目前 AI 運算最迫在眉睫的瓶頸莫過於「資料怎麼搬運最有效率」，Marvell 高層在 AI Infra Summit 上指出，當單通道速率從 224G 走向 448G，銅線的訊號完整性會大幅限制連線距離，因此跨機櫃的連線更傾向用「光」。另一方面，隨著業界從 1.6T 邁向 3.2T，對調變器的速度與功耗要求也更高。
根據TFLN 的主要優勢整理如下：
- 高頻寬：支援更高的單通道速率。
- 低驅動電壓：可接近 CMOS 電壓，有助降低驅動端功耗。
- 低光學損耗：改善光訊號品質。
這些特性使 TFLN 成為 1.6T、3.2T 光模組、同調傳輸與 CPO（共封裝光學）的候選材料。
穩定、低成本製造成難題？TFLN 量產難
TFLN 的瓶頸在於「不容易量產」，鈮酸鋰質地硬、難以蝕刻，過去多半只存在研究型晶圓廠；薄膜本身也需要透過精密且高難度的離子切割技術製成。
晶圓供應同樣是變數，美國在今年稍早透過國防合約推動本土 TFLN 晶圓產能，並坦言現有供應主要掌握在境外來源手中。換句話說，要讓 TFLN 真正進入 AI 資料中心，關鍵不只是性能，而是能否在標準晶圓廠環境中穩定且低成本地量產。
巨頭接連進場！聯電走代工，村田走垂直整合
聯電：以代工產能支援量產
今年 3 月，聯電、旗下聯穎光電與 HyperLight 宣布達成策略合作，在 6 吋與 8 吋晶圓上量產 HyperLight 的 TFLN Chiplet 平台。分工上，HyperLight 負責平台架構設計，聯電與聯穎提供晶圓代工產能；聯穎先前已與 HyperLight 合作，把 TFLN 推進到通過客戶認證的 6 吋 CMOS 產線，聯電則加入 8 吋產能，擴大規模。
該平台涵蓋短距離資料中心可插拔模組、長距離同調模組與 CPO 等應用。聯電資深副總經理洪圭鈞表示，TFLN 正成為 1.6T 以上資料中心傳輸的關鍵材料。
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村田：自行掌握材料與元件製程
今年 6 月，村田也公布了自家 CPO 技術路線圖，涵蓋光調變器、封裝基板與高速配線，目標 2032 年前整合光、電、散熱功能。其中 TFLN 調變器預計今年第四季完成首批樣品，2028 年進入量產，目標為超過 100 GHz 的電光頻寬與單通道 400 Gbps 以上的傳輸速度。
村田表示，預計將運用過去在手機表面聲波（SAW）濾波器累積的鈮酸鋰材料與製程經驗，自行掌握晶圓與元件製程。
量產長、良率差：TFLN 仍未定案！
即便 TFLN 的前景如此被看好，但仍有幾項待觀察的變數，包括量產時程偏長、良率不穩定，以及矽光等其他調變器技術路線的同步推進。
顯而易見地，TFLN 在優勢上已經證明了它是一個值得探索的迭代材料，然而能否穩定且低成本地量產仍是最大關鍵。放眼 2027 至 2028 年的實際送樣與出貨，將成為檢驗這條技術路線的重要時間點。
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