股緣神龍 i3w55

༺❀ൢ一文透視光電流時代奔騰~~~~~~~~窺見未來不褪色高傳輸科技༺❀ൢ

AI題材正熱夯==相關組件現境==傳輸效能矚目==矽光元件應流==光技商機無窮==供鏈聞香滾燙

邇近當夯人工智能(AI)，因巨量資料數據流需求大增，且應用市場日漸擴增，現正延燒至相關重要組件高傳輸系統配合等問題，而矽光子關鍵技術經端出台面探究，其正扮演甚為重要角色----。

矽光子開創時代新局

(承光通訊高需求➨啟動矽光技術發長)

目前一般電腦均使用電訊號進行資料運算傳輸，波長傳速運算受限視訊品質等問題，遠不如光訊號之高頻寬流速運用，促而激發矽光子技術之開展。

矽光子原理係把處理光訊號之光波導元件整合至矽晶片上，使該晶片得同時處理電訊號之運算與光訊號之傳輸工作。其係屬積體光路，可將光路微縮成一片細小之光IC晶片，不同予積體電路，乃係電子適合運算(如電腦中之CPU晶片，可執行大量邏輯運算數)，光則適合傳輸訊號，透過電轉換成光，使原本由銅線傳輸資料，藉由光纖更快速及穩定性予以轉換，電與光之訊號轉換過程有其難度，而矽光子晶片，正可以用於需要複雜光路之處，其扮演關鍵重要性，由此可見一斑。

矽光子技術激發導因

(通訊傳輸遇瓶頸➨矽光解題應時生)

據光通訊業者指出，半導體系統之電氣線路連接，業經日趨達資料傳輸速度之極限，隨交換器傳輸速度由現今通用之100~400G，進入800 G後，科技將步入矽光共封裝(CPO)時代------，故由光纖晶片整合之矽光子技術，無疑經成下一代運用新主流---。

識者均知AI系統欲發揮高效，高速傳輸功能之配合乃不可或缺，頗為重要—環，否則運轉慢速甚或當機，均可能發生，致而無以發揮原應有之高效能。

隨AI等雲端市場之訊速擴展，國際大廠紛紛投入競逐行列，矽光子積體電路之發展經日益成熟，探觀此項技術紀錄有案，歷經潛研逾20載，如今終見撥開雲霧見旭陽-------且即將發光發熱-------沛然之力實無可抵擋。

矽光技術誕生演化史

(矽光理念構思➨實質商品呈現)

矽光技術實並非現今新研發科技，探究矽光子開發史，時序回探溯自1969年首次由美國貝爾實驗室S.E.Miller提出集成光學之概念，至1972年，S.Somekh和A.Yarive則更進一步提出於同一半導體襯底上同時集成光器件和電器件之構思理念。然因斯時製作多樣功能之光器件，需採不同特性之材料為襯底，致而發展受限。

矽係一種電子及光子材料，由於矽光子學之形成與發展主要端賴集成光器件之硏究及微電子加工技術之完善。而矽基微電子學卓越成績展現，乃歸功於矽材運用。藉由摩爾定律規範導引，至二十世紀80年代Richard A Sorf提出構思，係於一顆矽光子晶片中擠入雷射、方向耦合器、光波導待多項元件，雖此技術具相當前瞻性，惟囿於當時半導體技術，無以完成(如附圖)，至90年代，有關集成電路微鉅長度特性遭進化改變，經轉進光波波長之境域，而於二十一世紀第一個年代(2007)年，英特爾公司推手基辛格(Pat Gelsinger)(現擔任執行長)則提出矽光計畫，使矽光子技術逐漸開始進展，嗣後，專業商利用矽光材所製作各種矽基器件，不僅降低器件損耗及成本，進以提高晶片之集成密度，體現光電集成成效，由於在在功能凸顯至明，從而觸發開啟矽光子學探研里程碑---。

時光輪旋流逝，矽光理論經過產官學者默默鑽研後，啟陽見諸2012年，斯時美國IBM公司宣佈研究成功矽光子晶片，耀然媒體(掀起熱度短暫)，嗣於2016年，美國英特爾(INTEL)公司宣佈矽光子光電傳輸器，同時設立專屬事業部，開始大規模出貨訊息(最早實現矽光子商業化廠商，未滾起浪潮)；至2017年(21世紀第二個年代)，美國知名矽光子L公司(Luxtera)宣佈與國內晶圓廠台積電共同發展下一個世代之矽光子技術，2018年卻遭思科購併(成為旗下重要矽光子IC設計廠)，2022年英特爾公佈，成功於矽晶片整合控制八波長雷射陣列之研究成果，時間推演至今，更有美國通訊巨擘博通 (Broadcom)公司發表推出 Tomahawk 4、Tomahawk 5 交換器晶片訊息，讓新聞延燒不退，同時引爆一波波研發追探潮--------。

另因大量之資料處理與3D高畫質之影音需求量不斷增加，電腦運算之速度亦必須不斷提升，「速度」常係各晶片間之聯訊，更係電腦提高運算力之主要關鍵瓶頸。

現行一塊印刷電路板上佈滿諸多IC，彼此之間均係透由密密麻麻之金屬導線，以進行訊號傳送，諸此元件率皆係用銅導線與印刷電路板上之線路連接；銅導線於使用上，往往產生之最大問題，即係於傳送資料時會生訊號損耗，亦即有電阻以及因為電阻産生過熱現象，故而，必須控制線路之長度與設計，方克解決現存之問題。

此外，半導體製程為提升電腦之速度，常常需要於處理器上植人多個電晶體，而現行CPU動輒幾十億個電晶體，即為CMOS或者FinFET，此種元件電阻電容之規格，隨時被要求由40奈米➾25奈米➾16奈米…不斷縮小至極限；當此半導體製程不斷變小時，由於電路之複雜，終會使銅金屬導線遇到物理極限（瓶頸）。故而，矽光子元件之發展，無疑旨在解決高速傳輸最迫切之問題，期待矽光技術高運用帶領時代榮光--------。

矽光子技術科理索究

(散裝元件整合單一晶片➨光訊號取代銅線電傳輸)

矽光子係將電子結合光子技術(類似光電模組概念)，一般需備光接收器、光波導、光調變器、電流電壓放大器、驅動IC、交換器等元件，目前該等元件均零散置放PCB (Printed circuit board)板上，而矽光子技術則將此元件全數整合至單一矽晶片上，使其由傳統式插拔模組轉變為共封裝光學模組，將傳統光收發模組中光通訊元件與交換器晶片整合，藉資減少資料傳輸路徑，泛稱共封裝光學技術【CPO (CPQ，Co-Packaged Optics )】，係矽光子技術第一大運用(如附圖)。換言之，其係一種高速傳輸技術，將原本分立電子原件與光學元件利用成熟矽晶圓與半導體製程，將之製成微型化之晶片，用以取代傳統光收發模組(一言蔽之，即用光取代銅線傳輸訊號，縮小體積，有效提高元件密度及穩當良性，強化傳輸速率)，發展至今屆至20年，結合兩項二十世紀最重要之科技，即矽積體電路及半導體雷射（紅外光），由「光」取代「電」，藉由將「電訊號」改為「光訊號」以傳遞之積體化晶片，能同時克服並達到提高傳輸距離、增加資料頻寬及降低單位元能耗損之目的。

由於「光」無電荷與質量問題，較不易受磁場干擾，故如何尋覓最佳之光電元件設計，提升單一通道資料傳輸速率，將雷射光源置入矽光子晶片模組…最後透過光纖傳輸，距離可以更遠而且沒有實體線路之干擾，亦無訊號衰減之問題，堪謂眼下急迫之事。

https://www.itri.org.tw/ListStyle.aspx?DisplayStyle=01_content&SiteID=1&MmmID=1071732316365755674&MGID=620636134104371366

矽光子面臨克服因素

矽發光率頗差，業者一般常用三五族材料磷化銦(lnp)砷化鎵(GaAs)製造光源(即雷射)替代之，藉以實現電訊號轉換成光訊號傳輸。

綜合專業者說法，證諸當前矽光子技術於元件整合上亦有其面臨之實質挑戰，欲開發更高效能之光子元件結構與製程，首須擁有一個溝通平台 (蓋因缺統一平台各廠各行其事，勢將阻礙矽光子技術發展)，提供各光電廠商，將設計規格、材料、參數----等有關之資訊加以整合，求其一致性。其次，現階段矽光子正處初試啼聲期，主要仍應用於利基市場，目前多屬於客製化服務階段，加以矽晶封裝製程與材料標準仍處於待建立階段，亟需訂定統一質規格，加速整合，俾克得以大量導入資料中心等廣大市場，進而拓展矽光子未來運用層面，成為每顆晶片主流。

矽光子主流應用層面

(世代AI架構主導➨牽動光通訊昇華)

矽光子目前仍在理論及研發階段，在AI浪潮驅動下，各項網路應用全面開展，雲端運算與超大規模資料中心亦有龐大需求，矽光子技術因有高頻寬、低功耗、廣泛傳輸距離等特性，於半導體產業中嶄露頭角。

矽光子時代之降臨，應用領域上，目前以==資料中心交換器（Data center tranceivers）、長程交換器（Long haul tranceivers）、5G交換器（5Gtranceivers）、免疫分析（Immunoassay）、光纖陀螺儀（Fiber-optic gyroscope）----等為主；在終端應用則含括AI伺服器、高規模大資料中心、超級電腦、5G通訊、光學雷達、醫學感測器、人工智慧--------等。

未來其可應用範疇，勢將伴隨技術演進而逐漸擴大，舉凡有關高速傳輸(高性能計算)、通訊及電信、量子力學運算、自駕車、機器學習，甚或太空船艇、無人機、光學雷達…等領域，均為其應用之領域。

台灣矽光登場暧春風

(半導體領先鋒➨矽光子續隨起)

日前據媒載，業界曾傳出，台積電經投入逾200人研發團隊，與大客戶博通、輝達等共同開發矽光子技術、共同封裝光學零件等新產品，最快今(2024)年下半年完成，明(2025)年開始量產。台積電金副總經理曾表示略以，「如能提供一個良好之矽光壬整合系統，即可解決能源效率與AI運算能力兩大關鍵問題。」同時指出，一個更好、更整合完整之矽光子系統將是運行大型語言模型，和其他人工智能計算應用程式所需之強大計算能力的驅動力。故報導係有影，非係僅聞樓梯響。

矽光子大廠布局態勢

(矽光躍主流➨名企齊爭鳴)

新奇事物眾人爭睹風情，同理，現新技商機，嗅覺敏銳者必會爭先恐後投入研發之林。

雖美IBM於20年前即投入研究，英特爾(Intel)發展亦超過10年，思科(Cisco)、輝達(NVIDIA)等國際大廠亦曾積極布局，惟始終未有突破性進展，氣候未成致未受舉世矚目。如今AI世紀浪潮風起雲湧，矽光子技術拜結合當今最夯『矽積體電路』及『半導體雷射』技術大成，近數月以還，矽光學元件領域，業成業者及各媒體談論新顯學，據曝光之資訊，不僅引起美國知名科技大廠，如：業經跳場見光之英特爾(Intel)、輝達 (NVIDIA)、博通 (AVGO)、谷歌(Google)、蘋果(Apple)、臉書(Meta)、微軟(Microsoft)、亞馬遜(AMZN)等重量級公司，復燃高度重視與信心，紛紛注資介入布局開發高效率之矽光連接技術，再觀國內此次不缺席，據媒報相關科技大廠，如表態之台積電(2330)、日月光(3711)亦第一時間搶進，相信未來各科技大國有興趣與實力廠商，亦會相繼加入競逐行列，此外，官家執政者，諸如：以色列、荷蘭等國政府，早經投入巨資，大力扶持新一代矽光企業，意圖打造下一個艾斯摩爾，諸此以觀，形成戰國群英起，眾家爭烤肉，何家可散噴大香？！

矽光子商機蘊釀無窮

(商機估從寬➨時機待驗證)

矽光子將成為未來世代之主流，現階段正將展翅起飛，超大餅商機擺前，相關眾廠商無不磨刀霍霍引頸以盼------。

依研調機構Yole預測矽光子裸晶市場，自2021年1.52億美元，攀升至2027年9.27億美元，年複合成長率(CAGR)達36%(蒐獲資訊化數據最高)，另據研調機構Marketsand Marke數據顯示，2022年全球矽光子之產值可達13億美元，預估年複合成長率28.5%，另依SEMI國際半導體產業協會指出，據調查顯示，全球矽光子市場規模，將由2022年之126億元成長至2030年之786億元，年複合成長率為25.7%-----，其他研調機構評估亦大致認為矽光子產業之產值於未來5年至10年之年可達此雷同數據複合成長率。

由各家研調機構數據分析知悉，可窺出係高台樂觀，可謂商機無限，吾人亦認為，如此超高傅輸轉換主流技術，未來應屬可期待，惟實際情況則有待時間見分曉！

矽光子整體產業鏈鎖

(矽光正夯頭➨鏈族就位衝)

IC一開始並非吾人所認知之方形塊狀，而係由矽晶圓(Wafer)經過曝光、顯影、氧化、蝕刻等過程，印上電路圖後佈滿一塊塊之脆弱裸晶，需經重重嚴謹加工搭配流程處理，方可成有用矽晶體。

矽光子產業鏈含蓋➾(上游)晶片設計與代工、磊晶製造(堪謂二類半導體)➾ (中游) IC製造➾ (下游)光收發模組(台灣高強項)➾交換器➾封測➾測試介面等廠。

半導體上游==IC(積體電路)設計公司依客戶之需求，設計出積體電路圖，後交由矽晶圓製造公司，用多晶矽原料製造出矽晶圓。

半導體中游==IC製造

將IC設計公司設計之電路圖，移植至矽晶圓製造公司製造之晶圓上，嗣將完成之晶圓再送至下游之IC封測廠進行最後處理。

半導體下游==IC封測

封測廠將成品IC晶圓片文由封測廠進行一連串封裝與測試等嚴謹流程後，進行汰除篩選出合格晶片。

半導體產業乃係將原料(矽)經過一連串加工製造後，最終製成可趨動日常生活中各式各樣電器之晶片。

矽光子概念股族炙熱

(類股涉入主流➨實績法人捧)

台灣有矽光子概念股，美國亦有忝列矽光子領域個股(即矽光子與網通概念股)，如： Cisco、Intel、Broadcom 'Marvell、Nvidia 等，屬之。

綜之，現階段舉世有關矽光技術發展仍未臻成熟，而矽光子元件於多方整合上，雖仍具挑戰度，惟就其晶片(與積體電路製造方式相同)因可容納諸多使用大量元件組成複雜光路，較之傳統光學系統可執行更複雜、更繁瑣之功能而言，當各種待解問題獲得突破後，實績產能擴增，低成本晶片誕生將指日可待。

🔮🔮 💞  ===附錄(含影音放送)=== 💞  🔮 🔮

一、矽光技術推展摩爾定律驗證==(網擷彙編)

【摩爾定律】(英特爾創始人之一~~~高登.摩爾所提出)

〔定律迷思〕雖名為定律，卻被視為現象觀測或未來推測，未被界定為物理或自然定律。

〔矽光應用上〕指積體電路上可容納之電晶體數目，每兩年會增加一倍，惟即便電晶體增加，仍無以避免電損耗之問題，而利用矽光子技術，不必再追求更多之電晶體、更小之製程節點，就可實現高頻寬、高效能之數據傳輸。

二、共封裝光學技術(CPO)== AI炙手可熱，資料傳輸需求巨增，CPO應勢而生

CPO係將EIC(電子積體電路)與PIC(光子積體電路)共同裝於同一載板，形成模組與晶片之共同封裝(換言之，係將交換芯片與光引擎共同裝配於一個插槽上，形成芯片與模組共封裝)，進而取代光收發模組，讓光引擎更加地靠近CPU/GPU，縮短電之傳輸路徑，減少傳輸耗損和訊號延遲，隨生成式AI商用化。

三、矽光子時代意義(半導體科普==矽光子榮光精神)