矽光子產業聯盟正式成立 強化台灣半導體競爭力

SEMI國際半導體產業協會9月3日宣布SEMI號召半導體產業鏈、由台積電及日月光擔任聯盟倡議人，成立「SEMI矽光子產業聯盟」。SEMI

具備高頻寬、低功耗、遠距離傳輸和節省成本等特點的矽光子，已成為半導體產業的熱門技術，以支撐電動車、綠能、AI等應用情境需求。因此過去幾年，英特爾、思科等國際大廠均積極投入相關研發，台積電亦在2024年北美技術論壇中公布矽光子整合進展，宣布已投入研發緊湊型通用光子引擎（COUPE）技術，藉此解決AI晶片對大量資料傳輸的需求。

台灣半導體在全球市場扮演舉足輕重的地位，自然需儘早部署與應對矽光子的發展。考量到投入矽光子技術研發需要材料、光學、電子學和製造等跨領域產業合作，在經濟部指導並於SEMICON Taiwan 2024國際半導體展的矽光子國際論壇上，台積電與日月光號召半導體產業鏈如工研院、波若威、上詮、鴻海、聯發科技、廣達、辛耘等30家以上業者宣布籌組矽光子產業聯盟，建構全台最完整的矽光子聚落生態系，聚焦矽光子未來技術發展與突破，提升台灣半導體在國際市場的競爭力。

SEMI 全球董事會副主席暨日月光執行長吳田玉表示，受限於半導體材料與硬體生產能力瓶頸，讓AI晶片發展速度受到極大限制，矽光子在密度、連結、熱傳等優勢，正是解決現今半導體生產瓶頸的最佳方案。過往矽光子受限於生產成本極高的問題，泰半處於研發與少量生產階段，現今在市場對AI需求大增下，可望加快矽光子進入實際量產的速度。台灣半導體產業鏈非常完整，涵蓋前端生產、後端封裝、IC設計等領域，具備發展矽光子技術的絕佳條件。在政府大支持下，矽光子產業聯盟將整合產業界能量，維持台灣在產業界的地位。

矽光子產業聯盟共同召集人台積電副總經理徐國晉指出，半導體產業發展至今超過60年，自從進入CMOS開發與應用階段後，其具備節能優勢的特性，讓整體產業呈現加速發展的趨勢。目前AI技術發展過程中正面臨資料傳輸與瓶頸等挑戰，所幸困境可透過矽光子技術解決。台灣在半導體產業有很好的基礎，這正是發展矽光子的最大優勢，聯盟成立之後將共同推動規格協議與制定工作，期盼透過整合上、下游能量方式，強化整體研發與製造能量，為台灣半導體發展奠定穩健基石。

日月光副總經理洪志斌認為，AI浪潮席捲全球，但背後也有衍生出高能耗等問題。矽光子技術在能源節省、提高晶片密度、算力等具備絕佳優勢，可望加速推動AI技術發展。本此跨領域的矽光子聯盟成立之後，可收集不同業者的創意與想法，加速台灣在矽光子技術的研發成果，未來發展非常令人期待。

經濟部產業發展署署長楊志清說，目前矽光子是全球最受關注技術，預估2025年產值將高達30億美元以上，很高興台積電、日月光、工研院等願意扮演先行者角色，攜手台灣半導體產業成立矽光子產業聯盟，共同投入此創新技術研發的工作。長期以來，經濟部一直透過產創條例補助業者投入先進技術研發，2024年主題研發為IC設計，鼓勵業者運用16nm以下製程投入研發，藉此帶動台灣半導體產業的發展。

AI加速矽光子研發 解決能源、資料頻寬挑戰

早在2012年以前，全球半導體產業發展都是遵循摩爾定律發展，即每18~24個月晶片效能會提高一倍。然在2012年之後，市場對晶片高速運算需求急劇攀升，也帶動晶片運算速度呈現每3.4個月即翻倍趨勢。特別近年AI晶片算力飆升速度非常快，也讓背後隱藏的能源受到關注，加速全球各界投入矽光子技術研發。矽光子是利用現有的半導體製程整合光子學小型化和與電子學，實現複雜光學晶片上的系統解決方案。矽光子技術除可解決大量資料傳輸需求外，也能應用在物件感測，甚至量子電腦等領域，根據SEMI研究報告指出，預估2030年全球矽光子半導體市場規模將達78.6億美元，年複合成長率（CAGR）達25.7%

徐國晉指出，台積電正在研發緊湊型通用光子引擎（COUPE）技術，以支援AI晶片面臨的資料傳輸瓶頸。相較於傳統裸晶堆疊方式， COUPE是使用SoIC-X晶片堆疊技術，進而將電子裸晶堆疊在光子裸晶之上，能為裸晶對裸晶介面提供最低的電阻及更高的能源效率，自然可解決AI晶片的大量資料傳輸需求。預計於2025年完成支援小型插拔式連接器的COUPE驗證，接著於2026年整合CoWoS封裝成為共同封裝光學元件（Co-Packaged Optics；CPO），將光連結直接導入封裝中，有望提升AI晶片算力。

Marvell Technology SVP & CTO, Cloud Optics Dr. Radha Nagarajan說，隨著AI資料中心的規模愈大，基礎網路架構扮演角色更為重要，甚至可說網路架構頻寬與AI算力高低息息相關。矽光子可在相同傳輸距離上，提供更低的能源消耗量，應用範圍可從跨資料中心聯機，延伸到元件級連接等，有助企業與產業實現節能的目的。

近來AI資料中心部署規模不光持續擴大，資料中心之間的光通訊連接頻寬已從800Gbit/s提升至1.6Tbit/s，這對功耗、效能和資料延遲等都是極大挑戰。Marvell 針對AI資料中心的資料傳輸需求，已推出備受關注的PAM4解決方案，可將傳統 1G、10G 乙太網路基礎架構，升級到50G、100G、400G、800G、1.6T 等速度，全力釋放AI資料中心的算力，加速各種AI專案的執行速度。