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SEMICON Taiwan矽光子国际论坛 仰赖产业携手合作 擘画未来发展蓝图

  • 林佩莹台北

SEMICON Taiwan 2023国际半导体展首次举办矽光子国际论坛,现场邀请多位专家到场分享矽光子在先进运算架构、数据中心和云端运算中的效益,以及对汽车和运输产业的变革性影响。SEMI
SEMICON Taiwan 2023国际半导体展首次举办矽光子国际论坛,现场邀请多位专家到场分享矽光子在先进运算架构、数据中心和云端运算中的效益,以及对汽车和运输产业的变革性影响。SEMI

具备高带宽、低功耗、远传输距离、节省成本等特点的矽光子,非常适合光学雷达、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年全球矽光子市场产值约达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​」主题首次举办矽光子国际论坛,现场邀请多位专家到场分享最新趋势与技术,如矽光子在先进运算架构、数据中心和云端运算中的效益,以及对汽车和运输产业的变革性影响。本场难得一见的国际盛会,也吸引爆满专业人士,借此掌握矽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,矽光子因其高带宽、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矽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,针对矽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亦将致力于创建矽光子平台,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 加速矽光子技术普及化

备受全球关注的矽光子,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CEO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。矽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、芯片厚度可望降低5倍,满足汽车激光雷达、移动设备、传感器等领域之用。矽光子潜力无穷,我们必须思考透过彼此之间的合作,让矽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,现行矽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,实现让矽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,现今网络带宽已可达到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。

思科系统技术与品质副总裁薛捷认为,矽光子可将传统矽芯片厚度减少至1/5,透过共封装光学元件(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。而矽光子能否快速普及,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:「矽光子正是I/O带宽的最佳解方,因为光信号具备电子信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 矽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,带动云端数据中心的大量数据交换需求,现行网络界面技术发展速度,早已追不上各元件数据的交换需求,而矽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,矽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数据传输瓶颈。

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采用大语言模型的数据量,将在GhatGPT 4达到1TB的历史里程碑。台积电正在投入3D封装结合矽光子技术,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。

在全球发展半导体的众多国家中,台湾是唯一拥有完整半导体生态系的国家,包含晶圆设计、晶圆制造、封装等环节,彼此之间应该扩大与加速合作,扮演让矽光子技术普及的推手。

SEMI致力于推动产业发展,为把握矽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也将特别在台湾成立矽光子平台,积极推动产业共同合作,预期台湾半导体产业在矽光子科技发展上将扮演关键角色引领全球。