Intel摩爾本人在「英特爾開發商論壇」（IDF）上預測，在遭遇光速或材料基礎性的極限前，摩爾定律在未來10到15年中還會發揮作用。這個消息多少鼓舞了技術人員持續追求晶片效能的提升。然而，更平價的先進電腦設備除了造就更多裝備精良的駭客之外，還有何種3C產品或軟體應用可以藉由光互連頻寬的提升來實現更符合普羅大眾的需求產品呢？也許這才是現今相關業者所關心的問題。期待未來出現如APPLE這樣有創意的產品設計者，能像iPod 消費flash技術一般，推出利用光互連技術的熱銷商品。在這樣的期望實現之前，業者應當密切掌握光互連技術的發展動向，依據本身優勢選擇高階或低階的光互連技術切入評估，及早建立對光波導材料、光元件及封裝製程的熟悉度。
短距離光通訊的需求主要是為了解決傳統金屬導線的訊號傳遞速率無法跟上處理器日益增加之時脈或是資訊量增加的問題，這些問題常見於背板，母板或是模組當中。利用光傳遞背板、母板及模組間的訊號是短距離光互連技術的主要應用，在母板上如何將光波導及光學元件整合在傳統PCB中即成了開發光電混合基板的主要課題。如何設計一個既符合成本效益又要使資料在晶片、模組、基板及背板中高速傳輸的寬頻互連解決方案是當前系統開發工程師所共同面臨的挑戰。電傳信的解決方案雖然不斷推陳出新、迭創紀錄的進展到原本認為不可能達到的目標，然而製程、材料及封裝成本的增加、日益嚴重的電磁干擾（EMI）及散熱問題已不斷宣告電傳信已走到了盡頭。Intel及IBM等IC電子產業龍頭已雙雙體認到，要繼續實現摩爾定律，非要以光取代電來傳輸訊號才有機會。
電子元件技術會議(ECTC2007)在短距離光互連技術之相關研究
120 Gb/s Optical Card-to-Card Interconnect Link Demonstrator with Embedded Waveguides
由IBM在歐洲瑞士(Zurich Research Laboratory)和義大利(EMEA Packaging Development)的2個研發單位與法國INTEXYS photonics及瑞士的Varioprint AG所共同發表，研究如何以被動對位封裝方法來建構PCB板上的光模組，除了對位機構的設計外，此研究較特殊的是其採取UV雷射的方式作曝光光源，而不需使用光罩。因為不受限於曝光光源及光罩面積規格，可以在50公分見方的PCB板上進行光波導圖樣成型。光波導材料是polyurethane-acrylate系統的高分子，其光傳損失在850nm可小到0.03~0.05dB/cm。
對位機構的設計是利用在PCB鍍銅階段，先做上可對應光波導位置及供元件對位的銅圖案記號，如圖一(a)所示。光波導層製作時則根據銅圖案記號來製作core層的圖樣，UV雷射對位是靠影像系統及影像辨識軟體來達成，如圖一(b)所示。。接著在光波導層上壓上另一片FR4板，如圖一(c)所示，即製成具有內埋光波導的PCB板。之後為了重新看到銅記號，必須使用研磨的方式將下層FR4板及部分RCC層去除，如圖一(d)所示。研磨分2步驟進行，先以電訊號觀察研磨時磨具和RCC下層銅箔的接觸點，此後再深入研磨數微米，以去除銅層並深入部份的RCC層中。剩下來的RCC樹脂則使用鑽孔雷射清除，鑽孔深度會停留在銅層上，銅層記號空隙則會被雷射繼續蝕刻成一個狹縫，此狹縫位置為銅層記號所精密控制，可作為元件對位時的xy面的記號，如圖一(e)所示。最後光電元件在對位組裝時則以銅層深度當z軸標記，狹縫則成為xy面的標記，由此達到精密的被動對位組裝，如圖一(f)所示。
含12個光通道的光電元件由法國INTEXYS photonics所設計製造，裡面使用10-Gb/s 850-nm VCSEL光源(或感測器) 陣列、ㄧ個驅動IC (或TIA IC)以及其他被動元件。設計構想是以低成本、可量產及小型化為目標，圖二為此光電元件的原型及和光電PCB板接合的方式說明。其中IC的載板為矽晶圓，與光元件間高頻電訊號的傳達必須透過LCP軟板來達成，以此種方式組裝IC和光元件是否具有低成本和高量產性的效益，有待觀察，但是這種組裝方式，對於VCSEL光源陣列的散熱設計可能有好處。此研究最後同樣地以傳輸訊號的眼圖來證明其光互連架構的實用性，在10 Gb/s的速率下確實觀察到相當開明的眼圖。
圖一、IBM等提出之容易插入光電元件到PCB中的機構設計及製作流程
資料來源：ECTC2007/工業材料雜誌第252期
圖二、2張光電PCB板實際傳輸資料的驗證實驗及其結果
資料來源：ECTC2007/工業材料雜誌第252期
Realization of Electrical-Optical-Circuit-Board Self-packaging
由德國多特蒙德大學MST實驗室所研究，是MST實驗室為了改善Wacker Chemie的熱交聯2劑型polydimethylsiloxane (PDMS)在FR4板上的接著性所做的實驗。PDMS由於具有矽氧烷基，在光學透明性、耐熱性及機械特性上的表現具有傑出的特性，價格亦不昂貴。然而，PDMS在各種基材上的接著性差一向為人所詬病，如果要用在光波導材料上必須先解決與FR4板的接著問題。利用新開發之Surface-Adhesion-Promoter (SAP)添加入PDMS的前驅物配方中，再與經氧電漿處裡過之FR4板進行接著測試，成功解決介面接著的問題，並設計一系列耐用性測試方法，來驗證經改良後之PDMS在PCB光波導層的應用確實具有實用性。
PDMS材料是以模具複製的方法來製作光波導圖樣，這點和三井化學製作聚醯亞胺光波導圖樣的方法類似，由於都不具有感光性，只能靠模具的方式設計各式波導圖樣。圖四十三可看到PDMS光波導的製作流程，其中模具是製程關鍵。模具的表面必須平滑、尺寸安定性要夠且耐熱和耐化性要強。對於聚醯亞胺來說，玻璃或其他無機材質製成的模具才能忍受其高溫熟化的製程；對於PDMS而言，SU-8等可黃光製程的厚膜光阻已足以應付PDMS所需的熱交聯條件，這對PDMS的製程成本控制可算是利多。
圖三、PDMS材料以模具複製方式製作光波導圖樣
資料來源：ECTC2007/工業材料雜誌第252期
A Large Area and 2 Dimensional Optical Interconnection Platform
由韓國資訊暨通訊大學的光互連光開關實驗室所研究，希望透過穿孔置入具有45度切面的光纖(封裝在connecting block中)來連接內埋的光纖與外部光元件(ECTC’04 s35p5)。本研究以90度彎曲的光纖封裝於連接模塊中來建構光互連路徑，此新模塊是透過MT插腳來實現和基板的被動接取，如圖四所示。雙排多模光纖(core: 100μm)在埋入基板前，須先以改良過之MT接頭進行2端的整束固定，再和PCB壓合，壓合後之試製品如圖五所示。90度彎曲光纖模塊的製作也是採用之前提及的改良MT接頭及光纖陣列，但是在光纖上需先塗佈一層15μm厚的聚醯亞胺，以吸收光纖彎曲時的應力。圖六為此90度彎曲光纖模塊的照片，光在此彎曲光纖中的傳輸損失，經測試小於0.5dB。作者捨棄常見的45角反射面而改採用90度彎曲光纖的理由是，他們認為反射面對於2維以上的光波導陣列會有較大的光耦合損失，層數越多光損失越大。
圖四、以90度彎曲光纖及內埋光纖所建構之2-D光互連方案
資料來源：ECTC2007/工業材料雜誌第252期
圖五、內埋光纖陣列及MT接頭的PCB試製品
資料來源：ECTC2007/工業材料雜誌第252期
圖六、以90度彎曲光纖模塊(a)前視圖與(b)截面圖
資料來源：ECTC2007/工業材料雜誌第252期
圖七為所試製2×4光收發模組及其和彎曲光纖的耦合示意圖。在光模組的PCB載板上必須先以MT接頭的規格鑽出2個對位用的鑽孔，再以黏晶(die bond)製程將光元件、散熱片及矽間隔層(spacer)做上去。其中VCSEL的對位是靠原先鑽出的2個鑽孔進行對位，黏晶時水平對位的誤差小於±5μm；光元件到光纖的間隙由矽間隔層及彎曲光纖模塊的接面所控制，光耦合距離約是100~150μm。本研究除了成功測試此光纖內埋基板及光收發模組可傳輸3Gb/s的訊號之外，亦追蹤整個光互連路徑產生光損失的狀況，其結果見圖八。主要的光損失發生在光耦合的介面上，其中因光纖的孔徑(100μm)大於光接收器(70μm)，所以成為最大的光耦合損失點。作者認為透過改善研磨光纖接面的技術及使用較小的光纖孔徑可以大幅縮小整體光互連的光傳損失。
圖七、(a)2×4光收發模組試製及(b)其和彎曲光纖的耦合示意圖
資料來源：ECTC2007/工業材料雜誌第252期
圖八、光傳輸損失測量與3Gb/s眼圖測試結果
資料來源：ECTC2007/工業材料雜誌第252期
★詳全文：https://www.materialsnet.com.tw/DocView.aspx?id=6530