發布時間:2024/5/11 07:17
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。
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。
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。
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。
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。
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