【产业信息速递】硅光，难在哪里？

（信息来源：数位时代）

AI 商机持续发酵，高速传输也在加速运算趋势下成为焦点。台积电董事长刘德音曾指出，硅光子将成为半导体产业的关键技术。不仅如此，日月光执行长吴田玉更直言：「硅光子会是半导体产业5到10年后的突破点。」

事实上，IBM以及英特尔（Intel）等大厂早就开始研究硅光子技术，台积电和日月光也投入研发多年。吴田玉认为，台湾目前已拥有制造优势，若硅光子也着床的话，有助于巩固台湾当前制造生产链的一切。

台积电更指出，目前正在研发紧凑型通用光子引擎（COUPE）技术，COUPE使用SoIC-X芯片堆叠技术，将电子裸晶堆叠在光子裸晶之上，相较于传统的堆叠方式，能够为裸晶对裸晶介面提供最低的电阻及更高的能源效率。

台积电预计2025年完成支援小型插拔式连接器的COUPE验证，2026年整合CoWoS封装成为共同封装光学元件（CPO），将光连结直接导入封装中。

如何把电子改成光子？

一般的电路板上，布满许多由铜线制程的电路，当中的电子便会循着这些铜制电路前行来传递讯号。硅光子则是改由「光子」取代大部分的电子讯号做传递，由于光子速度比电子快，又较不易产生热能，可达到更好的传输效果。

要怎么把电子改成光子呢？实际上现行服务器的外壳后端，可插入一个光电讯号转换器模组，可称为「光收发器」。电子走到服务器尾端进入这个模组后，讯号就会由电子转成光子，随后光子便会沿着如光纤这样的光波导材料，带着讯号传递出去。

这项技术已存在多年，如今台积电要做的，便是将收发器内负责将光讯号转成电讯号的模组，和芯片运用先进封装整合在一起，做成硅光子。像这样将光电整合模组和芯片封装在一起的技术，称之为CPO（Co-Packaged Optics）。

过去电子会从芯片出发，藉由用铜线走到服务器尾端的光收发器才转成光。做成硅光子后，电子一出发就会进入讯号转换处变成光子，无需等到服务器尾端才做转换，减少电子走铜导线的距离，后段则全都由光子来传送，让芯片无论在效能还是功耗上的表现都能进一步升级。

硅光子发展有哪些困难？

然而理想很丰满，现实很骨感。当前的技术发展仅能做到将光电整合模组移到服务器内，固定于主机板上。未来台积电和日月光都希望能透过2.5D先进封装，将芯片和光电整合模组包在一块，做成真正的硅光子。再下一步，则会将模组疉到芯片上，透过3D封装将铜线缩到「极致短」。

MIC资深分析师郑凯安指出，硅光子要普及化还要几年的时间，未来还有三项困难点需要克服。首先，是如何将光电整合模组成功微型化；其次是讯号转换的效率问题仍待克服，「因为转换会造成讯号的损失。」

第三，郑凯安指出，将来如何布建硅光子服务器是一大挑战，「现在光收发模组是插在服务器后面，很好安装；未来到硅光子的时候，光纤坏了就必须要把电路板拆开。」他认为，便携性是未来硅光子在发展时的一大瓶颈，很可能未来的服务器供应商会需要一组人马，专责来做维运。

至于未来的应用场景，郑凯安点名数据中心、车子、无人机但超大型显示看板等领域会率先导入。