台积电、日月光带头！硅光子：半导体5到10年后的突破点！

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台积电、日月光积极投入硅光子技术。

依据Yole数据显示，全球硅光子（Silicon Photonics）市场规模到2027年将超过50亿美元，年复合成长率（CAGR）高达30%，产业普遍认为未来5至10年内，硅光子产业的年复合成长率将达到25%至30%。

硅光子是什么？重要在哪？

AI商机持续发酵，高速传输也在加速运算趋势下成为焦点。硅光子共同封装技术（CPO）因其高效能、低功耗及小尺寸等特点，是半导体未来的关键技术，正迅速成为学术界和产业界的焦点。

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。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。」

日月光执行长暨 SEMI 全球董事会副主席吴田玉致词时提到，AI快速发展带来巨大商机，「这种机会和这种压力，是我在半导体界从业40年从来没有见过的」，他并大胆预测世界硅光子领导者会积极和台湾合作。台积电副总徐国晋也指出，预期随著硅光子研发量能放大，台湾将成为硅光子发展的重要基地。

硅光子及共同封装光学元件（CPO）近来成为业界新显学，不只国外大厂英特尔、辉达、博通纷纷布局，台积电、日月光也全力抢进，为何半导体指标企业疯抢攻硅光子技术，经济日报整理硅光子优点、应用领域、概念股，以及台积电、日月光如何看待硅光子技术，带您一起了解！

硅光子联盟成立！31家成员名单一次看

为推动硅光子技术发展，国际半导体产业协会（SEMI）与工研院及30多家业者携手成立「SEMI硅光子产业联盟」（SEMI Silicon Photonics Industry Alliance, SiPhIA）。

硅光子原理｜如何把电子改成光子？

一般的电路板上，佈满许多由铜线制程的电路，当中的电子便会循著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。

要怎麽把电子改成光子呢？实际上现行伺服器的外壳后端，可插入一个光电讯号转换器模组，可称为「光收发器」。电子走到伺服器尾端进入这个模组后，讯号就会由电子转成光子，随后光子便会沿著如光纤这样的光波导材料，带著讯号传递出去。

英特尔硅光子元件光纤收发产品

图中下方的蓝色插头即为光收发器，后端连接著光纤，将电讯号转换成光讯号后传送出去 图／ 英特尔官网

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，和晶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晶片封装在一起的技术，称之为CPO（Co-Packaged Optics）。

硅光子图解

图／ 数位时代

过去电子会从晶片出发，藉由用铜线走到伺服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，无需等到伺服器尾端才做转换，减少电子走铜导线的距离，后段则全都由光子来传送，让晶片无论在效能还是功耗上的表现都能进一步升级。

什么是硅光子？

集成电路是将上亿个电晶体微缩在晶片上，进行复杂的运算功能；而硅光子（Silicon Photonics）则是一种「集成光路」，晶片内导光的线路称为「光波导」，光可以在「光波导」的线路中传送，最高境界是利用「光讯号」全面取代「电讯号」进行传输。

硅光子积体化技术。取自工研院网站

硅光子的优点？

目前电脑元件多利用铜导线进行传输，但铜线传输资料时，会有讯号损耗及热量产生的问题，光则不会，且光的传输距离更远、速度更快。而使用硅材料的原因在于，一般光学传输波长为1310nm和1550nm，而硅本身不会吸收这两个波长，因此这两个波段可以直接通过。

默默耕耘20年 硅光子跃上舞台

其实硅光子并非近期才兴起，IBM 20年前就已投入研究该技术，英特尔也投入超过10年，而随著AI的发展，云端、资料中心所需负荷的资料量大幅攀升，为处理海量资料讯息，必须有更高效能的运算及传输速度，使硅光子技术再度跃上舞台。

硅光子的出现能延续摩尔定律的发展，摩尔定律指积体电路上可容纳的电晶体数目，每两年会增加一倍，但即便电晶体增加，仍无法避免电损耗的问题，而利用硅光子技术，不必再追求更多的电晶体、更小的制程节点，就能实现高频宽、高效能的数据传输，不过目前光电讯号转换仍有许多技术问题要克服。

台积电徐国晋：台湾有发展硅光子的优势

台积电副总徐国晋今日表示，半导体产业联盟之所以能成立，是因为日月光执行长吴田玉的鼓励，以及SEMI同仁协助与工研院积极参与

他表示，随著AI时代来临，高速传输需求大增，能耗成为关键，因此硅光子的导入就变成了一个重要的趋势，台湾拥有很好的半导体产业基础，自然就具备一定的优势，进到硅光子这个领域。

台积电副总经理徐国晋于硅光子产业论坛发表演说

台积电看好硅光子技术，先前在北美技术论坛上，证实正在研发紧凑型通用光子引擎（COUPE）技术，以支援AI热潮带来的数据传输爆炸性成长。COUPE使用SoIC-X晶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。

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

日月光吴田玉：硅光子来临时程比想像快

国际半导体协会 SEMI 3日宣布成立「SEMI 硅光子产业联盟」，日月光半导体执行长吴田玉指出，「硅光子是前段布局，我们必须有清楚的认知，晶片的密度越来越强，连结的需求越来越高，热传能源及速度的要求以及和现在金属材料的物理侷限有所冲突。」

吴田玉说，目前业界公认「光是唯一的解决方案」，日月光发展硅光子技术已经非常多年，但是很贵，一直停留在研发跟少量生产的阶段，但因为AI蓬勃发展，硅光子的来临会比原先设定的时间表更快。

吴田玉也解释为何要成立硅光子联盟，他表示「因为这不是一家公司，也不是一家小公司能做，所以我们要一起学习」，且硅光子对台湾来说是一个良好的机会，「因为台湾有前段、后段及晶片设计、伺服器系统，也有许多光学元件、光电模组及测试的智慧开展，又有精密机器设备」，这些都是台湾的优势，他更大胆预测世界硅光子领导者会积极和台湾合作。

硅光子应用在哪些领域？

硅光子可以应用在超大规模数据中心、高性能计算 (HPC)、人工智能和机器学习（AI 和 ML）、光学雷达、生医感测、量子力学、CPO封装等领域。

共同封装光学元件CPO

随著AI、资料中心的发展，需要更快的传输速度，传统插拔式光收发模组(transceiver)逐渐不敷使用，其原理是将交换晶片与光电模组用印刷电路板（PCB）连接起来，但两者之间的传输路径较长，因此当传输速度上升到200G以上时，会造成讯号损失。

于是，共同光学封装（CPO）技术开始兴起，CPO是搭配硅光子技术的异质封装，将交换晶片与光收发模组直接封装在一起，可以缩短传输路径，相同时间下资料量传输可提升八倍，增加30倍以上的算力，并节省50%以上功耗。

即便CPO技术因为刚进入市场，生产成本仍偏高，随著高速传输需求爆发，预期CPO技术将是不容忽视且必要的技术，2025年之后将大量进入市场。

传统插拔式光收发模组(上)与CPO(下)比较。取自日月光官网

硅光子、CPO概念股有哪些？

硅光子及CPO商机爆发性可期，除了晶圆制造的台积电（2330）可望抢下大笔订单之外，封测、测试介面，以及光通讯等相关领域带来的商机也备受期待。

封测大厂日月光（3711）投控及旗下硅品都已经投入硅光子、CPO封装技术研发，台星科（3265）、硅格（6257）及讯芯-KY（6451）等中小型封测厂也规划跨入硅光子市场。另外，测试介面在硅光子、CPO领域亦相当重要，供应链指出，旺硅（6223）、颖崴（6515）已接获订单。

（资料来源：记者苏嘉维、锺张涵、简永祥、尹慧中）

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