【產業前鋒】生成式影音AI掀高速傳輸浪潮　半導體大咖搶當矽光子領頭羊

圖文／鏡週刊

以ChatGPT闖出名號的OpenAI，今年2月發表文字生成影片AI模型Sora，再度驚豔全球；但要讓Sora順利運作，不僅要靠龐大算力，晶片間更需超高速傳輸。本刊調查，由先進封裝將光電和光學元件整合的矽光子技術，已成為下世代超高速網通晶片發展重心；包括台積電、日月光、環球晶、聯發科、輝達（NVIDIA）、英特爾（Intel）等一線大咖爭相卡位，希望成為矽光子領頭羊。

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「日月光覺得（矽光子）非常重要，現在若不經營矽光子，5年、10年後恐怕就做不了這個事情。」去年11月，全球封測龍頭日月光集團特別在台北漢來大飯店舉行先進技術座談，由集團營運長吳田玉親率高階主管，與媒體面對面，特別點名影響未來半導體業發展的矽光子技術。

電路變光路　速度快6倍

吳田玉更近一步呼籲，「矽光子若能在台灣著床發展，將會鞏固台灣目前在半導體製造生產鏈的全球領先地位；同時，若能藉此將其建立在目前台灣生產架構基礎上，未來將掌握更多商機。」

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究竟吳田玉口中的矽光子技術是什麼？簡單地說，目前電腦都靠電路來傳輸訊號，隨著生成式AI從文字邁向影音，不僅算力需求提升，晶片間的傳輸速度也必須提高，因此科技界透過跑得更快的光訊號，來取代電子訊號，結合半導體將光、電技術整合的矽光子技術也因應而生。「以前晶片叫做『積體電路』，矽光子就是把電路變成『光路』，早在20年前，IBM就投入這項技術了。」資深科技業者透露。

台積電日前預估，未來資料中心交換系統若採用矽光子元件，耗能可下降50％，速度能快6倍。「速度極限就是光速，在電路極限快無法超越時，光就是下個解決方案。」光電科技工業協進會（PIDA）董事長李育杰一針見血地說。

產學做合作　大咖出面挺

資策會MIC產業顧問兼組長鄭凱安補充說明，伺服器背後用的都是光纖傳遞訊號，以傳統的方式需要外接一個像是無線路由器大小的轉接盒，將伺服器裡的電訊號轉換成光訊號發送出去。而矽光子則是透過2.5D封裝技術，將光、電、雷射晶片和光調變器封裝在一個像是USB般大小的光收發器內，插放在伺服器背面，取代網路線。

本刊調查，隨著AI發展，雲端、資料中心為處理海量資料訊息，必須有更高效能的運算及傳輸速度，使矽光子技術再度躍上舞台。

為了不讓先行10年之久的英特爾獨領風騷，讓AI晶片龍頭輝達需結合台積電、日月光等盟友，快速卡位矽光子技術，業界盛傳，台積電正組建近200人的研發團隊，與輝達、博通（Broadcom）一起開發矽光子技術新品，預計最快2025年量產。

也難怪，台積電副總經理余振華在出席「SEMICON Taiwan 2023國際半導體展」《矽光子國際論壇》時透露，矽光子整合技術將是高科技新的典範轉移，我們可能正處於一個新時代開端。

尤其日前OpenAI新開發的Sora影音生成式AI用一段話就能創造1分鐘的影片，讓影音製造變得容易，意味著以後會有更大需求來製作AI影像，驅動龐大資料中心需求。李育杰表示，矽光子會在其中扮演重要角色，資料中心內伺服器之間的網路逐漸變成光纖，晶片間訊號傳輸也會由「光」傳送。

吳田玉進一步分析，即便矽光子並非有100％的機率可能變為下世代晶片之間高速傳輸主流。但是，若你把它（矽光子）早早丟掉，一旦矽光子成功了，別人就整碗端走；接下來，你就會變得很辛苦。所以，大家都必須用各種現實情況去衡量矽光子產業的重要性。

不僅台積電、日月光忙卡位，今年4月由台科大與光電科技工業協進會舉辦的國際矽光子異質整合聯盟（HiSPA）成立大會，就獲得環球晶、穩懋、鴻海、致茂等大咖出面力挺，希望找尋進軍矽光子的機會。

環球晶優勢　材料層轉移

矽光子在高速運算未來發展前景明確，台廠供應鏈無不想分食商機。鴻海研究院半導體研究所所長郭浩中指出，台灣擁有供應鏈製造優勢，以半導體為例，從IP（矽智財）、晶圓代工到晶片都有台廠足跡。至於伺服器製造，鴻海、緯創與廣達等更主導市場，占有重要地位。其中，從次系統組裝製造來看，有8成產能在鴻海，讓鴻海在發展矽光子相關產品站穩利基點。

不讓國外業者專美於前，鴻海子公司鴻騰精密日前也攜手聯發科卡位矽光子。鴻騰指出，鴻騰早在2012年就組成了一支研究光傳輸的團隊，於該年推出AOC（主動式光纜）和光收發器；而後，2015年併購安華高Avago（旗下博通）光模組相關業務，經過幾年沉澱摸索，鎖定矽光子研發方向。此次與聯發科的合作，主要是借重其ASIC（特殊應用晶片）開發能力作為基礎，搭配鴻騰精密對連接器、交換機、次微米封裝奈米級精密耦光技術，作為進入矽光子產業的敲門磚。

鴻海之外，環球晶也從最上游的SOI（絕緣層上覆矽）材料著手，默默布局矽光子市場。「2000年就開始研究矽光子技術，現在跟全球主要發展矽光子的公司，包含英特爾、格羅方德（GF）、意法半導體（ST）等針對基板所採用的SOI都有合作出貨的實績。」環球晶副總陳亮欽開心與本刊分享。

陳亮欽自豪地說，全球能提供SOI材料，目前僅有環球晶與法國半導體材料供應商梭意科技（Soitec）兩家；其中，環球晶是唯一有材料和層轉移（Layer transfer）技術的公司。「擁有這兩項特點的優勢在於，當矽晶圓缺貨時，法商就無法提供SOI材料，而因環球晶能自己製造生產，就能跳脫市場限制問題。」陳亮欽說。「矽光子的需求很明顯增加，我正被某公司追殺出貨。」目前環球晶SOI的8吋擴建已經結束，12吋正在美國擴建當中，預計今年下半年會開始對客戶送樣。

99％研發　與台廠合作

研調機構Yole Group預估，2022年全球矽光子收發模組市場產值約14.85億美元，預計2027年產值將成長到54.13億美元，年均複合成長率（CAGR）近30％。

吳田玉強調，矽光子一旦成功，將造成半導體等相關產業生態很大的變化，雖然，台灣業者首次嘗試將IP（矽智財）和光學整合在一起，挑戰性不小，但全球最大的矽光子做莊的人，現在幾乎有99％的研發都選擇與台灣業者合作，這是很好的發展機會點，彼此有機會合作共創未來。