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融合光學與半導體,矽光子技術 x CPO 引領智能新時代

矽光子技術是近年來備受矚目的新興領域,將電子元件與光學元件微型化整合,利用矽晶圓和半導體製程,取代傳統光收發模組,主要應用在資料中心短距離資料傳輸。隨著生成式人工智慧需求增長,資料傳輸需求也隨之攀升,台積電也積極投入矽光子技術研發,期望推出更高效的晶片產品以應對日益增長的數據傳輸需求。

圖片來源: 曲建仲


矽光子技術的核心在於將光波導元件整合到矽晶片上,以實現電訊號與光訊號的同時處理。目前商業上已經成熟的光收發模組採用低階封裝技術,而矽光子技術門檻較高且尚未成熟。因此,科學家提出了共同封裝光學(CPO的概念,即將運算用的矽晶片與光收發模組共同封裝,以解決矽光子技術的挑戰。台積電早已投入共同封裝光學的研發,推出了緊湊通用光子引擎(COUPE)等先進封裝技術


圖片來源: 工研院-傳統插拔式光收發模組(Transceiver)與共同封裝光學(CPO)示意圖。

未來,矽光子技術有望應用於更廣泛的領域。除了在資料中心中進行短距離資料傳輸外,還可以應用於長距離光纖網路。如果技術成熟,矽光子甚至可以取代印刷電路板或導線載板上的銅導線,實現晶片到晶片之間的高速資料傳輸。這將有效提高元件密度、縮小元件體積、增加傳輸速率、提高可靠性和良率,同時還能兼具量產和成本優勢。


總之,矽光子技術代表了未來資料傳輸領域的重要發展方向。隨著科技不斷進步,相信矽光子技術將為我們帶來更快速、更可靠的資訊傳輸,推動數據中心和通訊網路的發展,助力人類社會邁向更加智能化和便捷化的未來。



參考資料:

1.矽光子是什麼?真正的矽光子概念股有哪些?圖解矽光子原理


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