【產業趨勢】矽光子是什麼？利用光來提高資料傳輸量！矽光子簡介、技術說明

日前台積電高層在半導體展上分享矽光子技術的進度，引發市場對於矽光子的高度關注，為什麼矽光子可以解決能源效率並提高 AI 的運算？一起來矽光子簡介並認識相關概念股吧！

一、先進封裝成趨勢，矽光子因而受到重視

先前在 CoWoS 介紹一文提到，隨著製程推進至 3 奈米，單一晶片電晶體的密度已經逼近極限，因此半導體業除了持續向先進製程推進外，同時也尋找其他既能使晶片維持小體積，又能保有高效的方式，異質整合的概念因而萌芽。

目前我們熟知的積體電路是將上億個電晶體微縮於晶片上，使其能夠進行複雜的運算，但線路是電訊號，仍有著訊號耗損以及熱量問題。

而矽光子是用光來傳輸，不只傳輸效率高，也能夠有效解決訊號耗損和熱量的問題，隨著資料中心的持續提升和 AI 技術的浪潮，讓發展接近 30 年的矽光子技術因而受到重視，當前主要應用於資料中心的資料傳輸。

二、矽光子是什麼？提高資料傳輸效率的關鍵，矽光子簡介、技術瓶頸一次掌握

矽光子就是將電子結合光子的技術，是一種積體「光」路，就是將光路微縮成一小片晶片，晶片內的傳導皆使用可以導光的線路，稱為「光波導」，光就在這些光波導的線路中傳來傳去，最終願景是用光訊號全面代替電訊號進行傳輸，就可以實現更高頻寬和更快速度的數據處理，就不用再持續追求更高的電晶體數量，但目前在光電結合上，還牽涉到諸多光電訊號的轉換，因此技術上還有許多面向需克服。

目前類似概念的為光電模組，分別需要光接收器、光波導、光調變器、電流電壓轉換器、驅動 IC、交換器等元件，目前這些元件都是零散的放在 PCB 版四處，而矽光子的技術就是將這些元件全數整合到單一矽晶片上，目前主要從傳統式插拔模組轉為共封裝光學模組，即為市場上常提的 CPO, Co-Packaged Optics 技術。

以下我們以架構來說明

傳統的光收發模組外型類似 USB 的介面，並在外面連接 2 條光纖，進行光訊號的傳輸，而在插拔式的模組電訊號進入交換器以前，必須要走一段電的傳輸路徑。

為了減少電訊號和高速運算的的損失，業界將矽光元件改到接近伺服器交換器週邊的位置，進一步縮短電流的距離，讓原先的插拔式模組僅剩光纖的部分。

這個作法即為 (CPO, Co-Packaged Optics) 技術，就是將 EIC(電子積體電路) 與 PIC(光子積體電路) 共同裝在同個載板，形成模組與晶片的共同封裝，進而取代光收發模組，讓光引擎更加地靠近 CPU/GPU，縮短電的傳輸路徑，減少傳輸耗損和訊號的延遲。

依據工研院的資料，當前這項技術能讓資料量傳輸提高 8 倍，節省 50% 的功耗與 30 倍以上的算力，不過當前光電整合依然為進行式，因此只能說如何精進 CPO 的技術，將會是未來矽光子發展的重點。(推薦完整閱讀：矽光子概念、CPO 概念股一次看)

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