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SEMICON Taiwan国际半导体展硅光子国际论坛 仰赖产业携手合作 擘画未来发展蓝图

(资料来源:SEMI Taiwan)



具备高带宽、低功耗、远传输距离、节省成本等特点的硅光子,非常适合激光雷达、生医传感、量子光学、人工智能等领域应用,近几年已成为半导体产业的热门词汇。根据研究报告指出,2022年全球硅光子市场产值约达12.6亿美元,预计2030年价值将达到78.6亿美元,复合年增长率(CAGR)达到25.7%。


为此,在备受关注的SEMICON Taiwan 2023国际半导体展中,SEMI 国际半导体产业协会特别以“Innovation Illuminated:Navigating the Technological Advancements in Silicon Photonics”主题首次举办硅光子国际论坛,现场邀请多位专家到场分享最新趋势与技术, 如硅光子在先进计算架构、数据中心和云计算中的效益,以及对汽车和运输行业的变革性影响。 本场难得一见的国际盛会,也吸引爆满专业人士,藉此掌握硅光子的应用方向与背后商机。


SEMI全球行销长暨台湾区总裁曹世纶开场致词时表示,硅光子因其高带宽、低功耗、远传输距离等特性,一跃成为业界讨论热点。在台湾,我们拥有涵盖设计、制造、测试及封装的强大半导体生态系统,但横跨光学和电子领域的硅光子学却缺乏共同语言。因此SEMI很高兴能够举办此场论坛,邀请来自各界的专家齐聚一堂,针对硅光子议题进行深度分享与探讨,也期盼能带动相关技术与产业进一步发展。值得一提,SEMI亦将致力于创建硅光子平台,携手业界一同克服遇到的挑战,推动技术向前发展。 


产业携手共定标准 加速硅光子技术普及化

备受全球关注的硅光子,在半导体产业引爆的第一波浪潮,于2017年是被应用与光纤网络、接受器等,透过ASIC和SiPh共同封装在基板上,大约可省下30%电力功耗。第二波浪潮则是在2022年与光学I/O整合,透过ASIC和SiPh共同封装在Interposer上,大约可省下50%电力功耗。


日月光半导体执行长吴田玉说,在半导体进入先进制程后,产业面临功耗、带宽等两大挑战,成为持续朝下一个先进制程迈进的挑战。硅光子第三波浪潮渴望被应用在3D封装之中,届时可望提升10倍数据传输带宽、晶片厚度可望降低5倍,满足汽车激光雷达、行动装置、感测器等领域之用。硅光子潜力无穷,我们必须思考透过彼此之间的合作,让硅光子带来效益能被广泛应用于多种领域之中。


爱德万测试执行董事渡边 大辅表示,现行硅光子的测试标准并没有统一,也导致整体测试成本高昂,比起现行半导体材料要贵上数倍,因此很难达到普及化的目标。半导体产业之间应该共同协作,规划出一套可行的标准测试方法,才能达到让测试成本快速下降,实现让硅光子技术普及的目的。


降低功耗、提高带宽 满足大量数据传输需求

在摩尔定律的驱动下,让半导体交换器的芯片带宽每两年可以增加一倍。藉由长时间累积,现今网路带宽已可达到800 GB,未来不久时间应可推出1.6T带宽产品。但在AI技术快速发展下,加上移动快速普及导致数据中心对带宽需求大增,传统半导体技术已经无法满足实际上的应用需求。


思科系统技术与质量副总裁薛捷认为,硅光子可将传统硅晶片厚度减少至1/5,透过共同封装光学元件(CPO) 和光学I/O应用的整合,绝对能够满足网络互连所需的性能、功耗、成本,以及扩充能力等需求。而硅光子能否快速普及,则取决于能否建立够广泛、具深度的生态系,因此跨产业之间的合作更为重要。


“随着AI快速普及,代表除机器与机器之间的流量暴增外,GPU、CPU 或ASIC 等元件的流量也同步飙升。现行HPC运算能力大约2年会提升一倍,相较下I/O带宽大约4至5年才提升一倍,这最终成为数据传输过程中的瓶颈。” 乾坤科技技术长詹益仁解释:“硅光子正是I/O带宽的最佳解方,因为光讯号具备电子讯号更优异的低延迟和低功耗,有助于加快数据传输速度,提供接近ASIC带宽的能力,能解决现行数据传输带宽的问题。”


跨产业携手合作 硅光子商业化指日可待

诚如前面所提,在现今全球各种物联网装置暴增下,带动云端资料中心的大量数据交换需求,现行网路接口技术发展速度,早已追不上各组件资料的交换需求,而硅光子技术将成为突破的新关键。


工业技术研究院副所长骆韦仲指出,硅光子技术具备传输速率高、距离更长、在传输过程中几乎没有热量生成的优点,近年来已有博通、英特尔、思科等业者投入,正逐渐从早期研发阶段渐渐朝向商业化发展。未来相关技术标准若能制定,让整体生产成本得以降低,可望解决现行面临的资料传输瓶颈。


台积电卓越院士兼研发副总经理余振华指出,在生成式AI技术加持下,ChatGPT采用大语言模型的资料量,将在GhatGPT 4达到1TB的历史里程碑。台积电正在投入3D封装结合硅光子技术,透过EPIC(Electronic-Photonic IC-ized Technology)为超大型数据中心,提供一套低功耗、低延迟的解决方案,满足大量数据的传输目标。惟其仍需解决众多高难度,全新异质整合技术挑战,方能满足市场需求。


台湾在全球半导体产业中处于独特的地位,拥有从晶圆设计到封装的完整产业链。SEMI致力于推动产业发展,为把握硅光子科技带来的更多产业机会同时克服挑战,供应链必须共同合作以驱动相关技术演进,SEMI也特别在台湾成立硅光子平台,积极推动产业共同合作。


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