【产业趋势】矽光子是什么？利用光来提高资料传输量！矽光子简介、技术说明

日前台积电高层在半导体展上分享矽光子技术的进度，引发市场对于矽光子的高度关注，为什么矽光子可以解决能源效率并提高 AI 的运算？一起来矽光子简介并认识相关概念股吧！

一、先进封装成趋势，矽光子因而受到重视

先前在 CoWoS 介绍一文提到，随着制程推进至 3 奈米，单一晶片电晶体的密度已经逼近极限，因此半导体业除了持续向先进制程推进外，同时也寻找其他既能使晶片维持小体积，又能保有高效的方式，异质整合的概念因而萌芽。

目前我们熟知的积体电路是将上亿个电晶体微缩于晶片上，使其能够进行复杂的运算，但线路是电讯号，仍有着讯号耗损以及热量问题。

而矽光子是用光来传输，不只传输效率高，也能够有效解决讯号耗损和热量的问题，随着资料中心的持续提升和 AI 技术的浪潮，让发展接近 30 年的矽光子技术因而受到重视，当前主要应用于资料中心的资料传输。

二、矽光子是什么？提高资料传输效率的关键，矽光子简介、技术瓶颈一次掌握

矽光子就是将电子结合光子的技术，是一种积体「光」路，就是将光路微缩成一小片晶片，晶片内的传导皆使用可以导光的线路，称为「光波导」，光就在这些光波导的线路中传来传去，最终愿景是用光讯号全面代替电讯号进行传输，就可以实现更高频宽和更快速度的数据处理，就不用再持续追求更高的电晶体数量，但目前在光电结合上，还牵涉到诸多光电讯号的转换，因此技术上还有许多面向需克服。

目前类似概念的为光电模组，分别需要光接收器、光波导、光调变器、电流电压转换器、驱动 IC、交换器等元件，目前这些元件都是零散的放在 PCB 版四处，而矽光子的技术就是将这些元件全数整合到单一矽晶片上，目前主要从传统式插拔模组转为共封装光学模组，即为市场上常提的 CPO, Co-Packaged Optics 技术。

以下我们以架构来说明

传统的光收发模组外型类似 USB 的介面，并在外面连接 2 条光纤，进行光讯号的传输，而在插拔式的模组电讯号进入交换器以前，必须要走一段电的传输路径。

为了减少电讯号和高速运算的的损失，业界将矽光元件改到接近伺服器交换器周边的位置，进一步缩短电流的距离，让原先的插拔式模组仅剩光纤的部分。

这个作法即为 (CPO, Co-Packaged Optics) 技术，就是将 EIC(电子积体电路) 与 PIC(光子积体电路) 共同装在同个载板，形成模组与晶片的共同封装，进而取代光收发模组，让光引擎更加地靠近 CPU/GPU，缩短电的传输路径，减少传输耗损和讯号的延迟。

依据工研院的资料，当前这项技术能让资料量传输提高 8 倍，节省 50% 的功耗与 30 倍以上的算力，不过当前光电整合依然为进行式，因此只能说如何精进 CPO 的技术，将会是未来矽光子发展的重点。(推荐完整阅读：矽光子概念、CPO 概念股一次看)

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