SEMICON Taiwan 2023

 2023.09.06  17:16  工商時報  傅秉祥 

近年來探討半導體產業眾多關鍵技術中，矽光子（Silicon Photonics）備受矚目，因其具備高頻寬、低功耗、廣泛的傳輸距離，具備較高的成本效益，可應用於生醫感測、高速傳輸、通訊及電信、量子運算、機器學習、光學雷達等領域，據調查全球矽光子市場規模將從2022年的126億美元，成長至2030年的786億美元，年均複合成長率(CAGR)為25.7%。

日月光半導體執行長吳田玉表示：「隨著AI應用越來越多元，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)。目前矽光子科技正不斷突破門檻，朝大幅節省能耗演進，對環境更加友善、兼顧永續發展；而頻寬密度亦持續提高，有助加快傳輸速度。預期矽光子科技將顛覆人類對於科技的想像，並帶來更多生活上的幫助。矽光子科技要能夠突破既有技術門檻，高度仰賴半導體供應鏈的協同合作，而台灣半導體供應鏈完善，從晶片設計、晶圓代工、封裝測試等上下游的緊密合作，成為我們選擇在台灣舉辦矽光子論壇最主要的原因。」

矽光子是什麼？

矽光子（Silicon Photonics）是一種「積體光路」，為電子與光子結合的技術，將光路微縮成一小片晶片，晶片內的線路皆使用可導光材質，這些線路被稱為「光波導」，而光可以在光波導中進行傳輸，從而實現高速率、低功耗的數據傳輸，矽光子技術的最終願景是全面以光訊號代替電訊號，不過實務上仍有許多問題待克服。隨著生成式 AI、資料中心的崛起，矽光子成為關鍵技術，為了進一步加速傳輸速度以提高運算力，共同封裝光學元件（ CPO , Co-Packaged Optics）技術開始興起，將傳統光收發模組中光通訊元件與交換器晶片整合，減少資料傳輸路徑。

想知道 CPO 是什麼可以看這裡＞＞＞CPO 是什麼？CPO 概念股有哪些？CPO 可以投資嗎？

矽光子優點

那麼矽光子有什麼優點呢？矽光子晶片將龐大的光學系統微縮成小晶片，除了體積大幅縮小，晶片內使用導光線路傳導，比起傳統的光學系統，矽光子擁有晶片製造成本低可量產、執行更繁複的功能、降低能源功耗且提升運算力、傳輸速度快且距離遠等優點。

晶片製造成本低可量產：矽光子晶片製造方式與積體電路相同，製造技術相當成熟，因此可以用便宜的成本，量產大量的晶片，且矽光子晶片性能比傳統光學系統更可靠。

執行更繁複的功能：矽光子晶片中可以使用大量元件組成複雜光路，比起傳統光學系統能執行更複雜、繁瑣的功能。

降低能源功耗且提升運算力：利用 CPO 技術，將模組與晶片共同封裝至載板，讓矽光子元件更靠近 CPU 與 GPU，縮短電的傳輸路徑，以達到降低傳輸耗損與訊號延遲，依工研院資料顯示，矽光子技術可使資料傳輸量提升 8 倍、節省 50% 功耗，並增加 30 倍以上的算力。

傳輸速度快且距離遠：矽光子技術將原先使用銅線傳輸的電子資料，轉換為更快速且穩定的光纖資料，以 CPO 技術結合晶片與光子積體電路，將電訊號轉換為光訊號，大幅提升傳輸速度與距離。

矽光子突破摩爾定律？

摩爾定律 預測，相同尺寸晶片所能容納的電晶體數量，隨著製程技術的進步，每經過 18~24 個月會增加一倍，效能也會隨之提升，不過隨著電晶體縮小到 矽 材料的物理極限，最終將無法再突破最大效能，且無法避免電損耗的問題。矽光子以光訊號代替電訊號，實現更高頻寬、更高效能的資料傳輸，使晶片不需要再藉由堆擠更多電晶體來提高效率，不需再追求更奈米與節點的電晶體，透過矽光子技術突破摩爾定律。由於矽光子擁有高頻寬、小尺寸、低功耗和成本效益等優勢，在網路通訊與高速運算領域極具發展潛力。