台積電積極投入矽光子技術。路透

矽光子及共同封裝光學元件（CPO）近來成為業界新顯學，不只國外大廠英特爾、輝達、博通紛紛布局，台積電（2330）、日月光（3711）也全力搶進，為何半導體指標企業瘋搶攻矽光子技術，經濟日報整理矽光子優點、應用領域、概念股等，帶您一起了解！

什麼是矽光子？

積體電路是將上億個電晶體微縮在晶片上，進行複雜的運算功能；而矽光子（Silicon Photonics）則是一種「積體光路」，晶片內導光的線路稱為「光波導」，光可以在「光波導」的線路中傳送，最高境界是利用「光訊號」全面取代「電訊號」進行傳輸。
 

矽光子的優點？

目前電腦元件多利用銅導線進行傳輸，但銅線傳輸資料時，會有訊號損耗及熱量產生的問題，光則不會，且光的傳輸距離更遠、速度更快。而使用矽材料的原因在於，一般光學傳輸波長為1310nm和1550nm，而矽本身不會吸收這兩個波長，因此這兩個波段可以直接通過。

默默耕耘20年 矽光子躍上舞台

其實矽光子並非近期才興起，IBM 20年前就已投入研究該技術，英特爾也投入超過10年，而隨著AI的發展，雲端、資料中心所需負荷的資料量大幅攀升，為處理海量資料訊息，必須有更高效能的運算及傳輸速度，使矽光子技術再度躍上舞台。

矽光子的出現能延續摩爾定律的發展，摩爾定律指積體電路上可容納的電晶體數目，每兩年會增加一倍，但即便電晶體增加，仍無法避免電損耗的問題，而利用矽光子技術，不必再追求更多的電晶體、更小的製程節點，就能實現高頻寬、高效能的數據傳輸，不過目前光電訊號轉換仍有許多技術問題要克服。

台廠布局？台積電、日月光全力投入

台積電積極搶進矽光子技術，傳出攜手博通、輝達等大客戶共同開發，最快明年下半年開始迎來大單，台積電並投入逾200人組成先遣研發部隊。

台積電高度看好矽光子技術，台積電副總余振華日前曾公開表示，「如果能提供一個良好的矽光子整合系統，就能解決能源效率和AI運算能力兩大關鍵問題。這會是一個新的典範轉移。我們可能處於一個新時代的開端。」

日月光投控營運長吳田玉日前也說，隨著AI應用愈來愈多元，加上資料中心高速運算及傳輸需求不斷攀升，矽光子科技將成為下一波關鍵趨力（The Next Big Thing）。

吳田玉表示，日月光已將矽光子技術應用在共同封裝光學元件（CPO）產品、人工智慧和機器學習晶片上，在3D光學技術和光達應用部分，日玉光正在開發整合超透鏡（metalens）和矽光子的封裝技術，可應用在車用光達、行動裝置和感測元件等產品。

 

矽光子應用在哪些領域？

矽光子可以應用在超大規模數據中心、高性能計算 (HPC)、人工智能和機器學習（AI 和 ML）、光學雷達、生醫感測、量子力學等領域。

• 共同封裝光學元件CPO

而目前當紅的共同封裝光學元件（Co-Packaged Optics; CPO） 就是利用矽光子技術，目前資料中心內部的資料傳輸是利用傳統插拔式光收發模組，傳輸路徑較長，因此當訊號傳輸速度上升到200G以上時，會造成訊號損失。

而CPO利用矽光子技術將交換晶片和光引擎裝在同一個插槽上，形成晶片和模組的共同封裝，可以縮短資料傳輸路徑、降低訊號損耗及延遲。

此方案已開始獲得微軟、Meta等大廠認證並採用在新一代網路架構。即便CPO技術因為剛進入市場，生產成本仍偏高，隨著高速傳輸需求爆發，預期CPO技術將是不容忽視且必要的技術，2025年之後將大量進入市場。


傳統插拔式光收發模組與共同封裝光學元件（CPO）比較。 取自日月光官網

 

矽光子、CPO概念股有哪些？

矽光子及CPO商機爆發性可期，除了晶圓製造的台積電（2330）可望搶下大筆訂單之外，封測、測試介面，以及光通訊等相關領域帶來的商機也備受期待。

封測大廠日月光（3711）投控及旗下矽品都已經投入矽光子、CPO封裝技術研發，台星科（3265）、矽格（6257）及訊芯-KY（6451）等中小型封測廠也規劃跨入矽光子市場。另外，測試介面在矽光子、CPO領域亦相當重要，供應鏈指出，旺矽（6223）、穎崴（6515）已接獲訂單。
 

（資料來源：記者蘇嘉維、鍾張涵）