矽光子是什麼?真正的矽光子概念股有哪些?圖解矽光子原理
矽光子是什麼?真正的矽光子概念股有哪些?圖解矽光子原理

AI時代下,矽光子因為有著高效能、低功耗及小尺寸等特點,正迅速成為產業界焦點。近期矽光子(CPO)概念股表現亮眼,包括光焱科技(7728)、台積電(2330)等,但究竟矽光子是什麼?真正的矽光子概念股有哪些?

生成式人工智慧需求看漲,帶動資料傳輸需求,再加上台積電在半導體展上分享矽光子(SiPh:Silicon Photonics)技術進度,讓矽光子成為一躍成市場當紅炸子雞,矽光子概念股也獲得高度關注,即便AI概念股近期熄火,矽光子概念股仍逆勢發光。台積電總裁魏哲家也提到,當前成長中的需求都需要大量數據傳輸,台積電也著手研發矽光子技術多年,未來有望藉由矽光子技術,推出能源效率更好的晶片產品。

但究竟矽光子背後原理是什麼?怎樣的概念股,才算是「真正的」矽光子概念股呢?

矽光子(SiPh:Silicon photonics)是什麼?

晶片.jpg
矽光子技術泛指將許多分立的電子元件與光學元件,利用成熟的矽晶圓與半導體製程,做成微型化的晶片,主要應用在資料中心做短距離傳輸資料。
圖/ shutterstock

目前的電腦都是使用電訊號進行資料運算,可以使用電訊號或光訊號進行資料傳輸,由於光訊號的頻寬比電訊號高出許多,因此資料中心的伺服器之間目前大多使用光訊號傳輸,伺服器會先經由「光發射模組」將電訊號的「開與關」轉換成光訊號的「亮與暗」再送入光纖,傳送到接收端再經由「光接收模組」將光訊號的「亮與暗」轉換成電訊號的「開與關」,如下圖所示。

矽光子原理_傳送端使用光發射模組,接收端使用光接收模組。.jpg
圖/ 曲建仲

可以傳遞電磁波訊號的介質稱為「波導(Waveguide)」,因為光是一種電磁波,因此可以傳導光的介質稱為「光波導(Optical waveguide)」,光纖(Fiber)是用來傳遞光訊號最基本的光學元件,因此光纖就是一種光波導,但是光通訊系統必須處理光訊號的分光、合光、切換、調變等,因此除了光纖以外,仍然需要其它可以處理光訊號的元件,我們稱為「光波導元件」或「積體光學(OIC:Optical Integrated Circuit)」。

製作積體光學元件的主要材料有「氧化矽(Silica)」與「矽(Silicon)」兩種:

** 氧化矽(Silica)** :折射率大約1.5,是石英或玻璃的主要成分,其中二氧化矽的單晶又稱為「石英(Quartz)」,二氧化矽的非晶又稱為「石英玻璃」,外觀呈透明無色,另外一種光學性質與氧化矽很像的材料是「玻璃(Glass)」,玻璃是氧化鉀、氧化鈉、氧化矽的混合物,外觀呈透明無色,由於是混合物,光穿透時損耗比較大,這些材料的光學性質都不錯,可以直接在上面製作折射率較大的光波導。

** 矽(Silicon)** :折射率大約3.5,就是晶圓廠使用的矽晶圓,雖然矽晶圓在外觀上不透明,看起來光波好像無法穿透,但是光通訊產業所使用的光源都是「紅外光」,紅外光可以穿透矽晶圓,只是損耗比較大而已,由於矽晶圓的製程比較成熟,所以許多公司都試著發展這種技術,使用矽晶圓做為光波導元件再整合其他主動與被動光學元件通稱為「矽光子(Silicon photonics)」。

簡單地說,目前產業上都是使用矽晶片來製作運算元件, 未來如果能夠把處理光訊號的「光波導元件」整合到矽晶片上,讓矽晶片同時處理電訊號的運算與光訊號的傳輸,就稱為「矽光子(Silicon photonics)」 ,可以縮小元件尺寸,減少耗電量,降低成本,但是目前這種矽光子元件門檻較高,技術還不成熟。

延伸閱讀:台積電:矽光子、消費性AI是新機會!魏哲家為何看好?

傳統光收發模組,是低階的封裝技術

目前商業上已經成熟量產的「光收發模組(Optical transceiver)」是結合「傳送光學子系統(TOSA)」與「接收光學子系統(ROSA)」。

傳送光學子系統(TOSA:Transmitter Optical Sub-Assembly) :將左側金手指輸入的電訊號,經由雷射驅動器來驅動雷射二極體(LD)轉換成光訊號,傳送到右側的光纖輸出。

接收光學子系統(ROSA:Receiver Optical Sub-Assembly) :將右側光纖輸入的光訊號,經由光偵測器(PD)與轉阻放大器(TIA)轉換成電訊號,傳送到左側的金手指輸出。

矽光子原理_傳統光收發模組的內部組成與外觀構造.jpg
傳統光收發模組的內部組成與外觀構造。
圖/ lumenci.com
矽光子原理2_傳統光收發模組的內部組成與外觀構造.jpg
傳統光收發模組的內部組成與外觀構造。
圖/ lumenci.com

由上圖可以看出,目前商業上已經成熟量產的光收發模組都是低階的封裝技術,用圖中綠色的印刷電路板(PCB)結合雷射二極體(LD)與光偵測器(PD)等元件,金屬走線距離長,元件尺寸大,耗電量高。而矽光子元件門檻較高,技術還不成熟,該怎麼辦呢?因此科學家想到,可以使用「先進封裝」的方式,把運算用的矽晶片與光收發模組包裝在一起,我們稱為「共同封裝光學(CPO:Co-Packaged Optics)」。

共同封裝光學(CPO),是矽光子的前哨站

傳統光交換機是將矽晶圓製作的數位交換晶片與光收發模組(Transceiver)使用印刷電路板(PCB)連接起來,交換晶片(黑色)與光收發模組(紅色)距離較遠,元件尺寸大耗電量高,如圖a所示;而共同封裝光學(CPO)是將矽晶圓製作的數位交換晶片(黑色)與光收發模組(紅色)直接利用先進封裝包裝在一起,元件尺寸小耗電量低,如圖b所示。

矽光子原理_傳統插拔式光收發模組(Transceiver)與共同封裝光學(CPO)示意圖.jpg
傳統插拔式光收發模組(Transceiver)與共同封裝光學(CPO)示意圖。
圖/ 工研院

而台積電很早就投入這個領域,針對數據中心市場推出了新型的先進封裝技術「緊湊通用光子引擎(COUPE:Compact Universal Photonic Engine)」。

下圖是思科(CISCO)與智邦(Accton)合作開發的光交換器,圖中的數位交換晶片就是使用共同封裝光學(CPO)技術將數位交換晶片與光收發模組包裝在一起,取代傳統的插拔式光收發模組,並以外接雷射的方式提供矽光子晶片光源,但是其中最關鍵的共同封裝光學技術大部分是掌握在國外廠商手中,例如英特爾(Intel)、博通(Broadcom)、Cisco/Luxtera/Lightwire/Acacia、Juniper/Aurrion等。

矽光子原理_使用共同封裝光學(CPO)製作的光交換機。.jpg
使用共同封裝光學CPO製作的光交換機。
圖/ 思科(CISCO)

矽光子可以應用在什麼領域?

矽光子(SiPh)技術泛指將許多原本是分立的電子元件與光學元件,利用成熟的矽晶圓與半導體製程,製作成微型化的晶片,用來取代傳統「光收發模組(Optical transceiver)」,目前主要應用在資料中心做為短距離傳輸資料,或是應用在長矩離光纖網路。

未來如果矽光子技術成熟,甚至可以取代現在的印刷電路板或導線載板上的銅導線,用光訊號取代電訊號,應用在晶片到晶片之間的資料傳輸,可以有效提高元件密度、縮小元件體積,增加傳輸速率,提高可靠性與良率,同時由於使用矽晶圓製作,可以兼具量產與成本優勢。

到底誰才是「矽光子概念股」?

由於矽光子元件門檻較高,技術還不成熟,所以會先以「共同封裝光學(CPO)」的方式實現,慢慢才會達成完全「矽光子」的終極目標。目前真正在設計或製作矽光子或CPO的,主要就是晶圓廠或封裝廠,例如台積電或日月光,由於CPO的產品才剛開始,要到2024或2025年才會放量。

而大家現在看到媒體上報導的「矽光子概念股」大部分是在做傳統光收發模組或元件的廠商。由於目前大部分資料中心仍然是使用傳統光收發模組,因此這些廠商最近業績成長主要是因為資料中心需求增加,和矽光子關係不大。

等到CPO開始放量,甚至矽光子技術成熟,將會取代傳統光收發模組,使傳統光收發模組用量大減,這些廠商如果技術沒有跟上,未來可能會慢慢被邊緣化,所以是利多還是利空必須個別判斷?千萬別再弄錯方向了唷!

延伸閱讀:矽光子是什麼?圖解矽光子:原理是什麼?概念股有哪些?

FOPLP是什麼?概念股有哪些?群創FOPLP技術為何受台積電青睞?

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責任編輯:林美欣

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一文看懂 AI 電視可以幹嘛?不只有 AI 演算法,頂級硬體帶來高畫質表現
一文看懂 AI 電視可以幹嘛?不只有 AI 演算法,頂級硬體帶來高畫質表現

火熱的 AI 風潮掀起客廳革命,到底 AI 電視可以幹嘛?簡單來說,AI 電視透過 AI 處理器與演算法,即時進行 AI 畫質優化、音效調整、智慧語音搜尋和極致的個人化推薦,全面顛覆傳統智慧電視。在 AI 電視功能中,最讓消費者有感的是 AI 畫質優化,但許多人往往忽略了,畫質提升不只關乎演算法,更取決於底層的背光、色彩與控光技術。Sony BRAVIA True RGB LED 電視,正是將軟體思維與硬體工藝深度結合的最好示範。透過創新的 XR 認知智慧處理器搭配 True RGB 技術,精準呈現 AI 電視的畫質優化能力。

AI 電視是什麼?不只是能上網看串流的智慧電視

要理解 AI 電視可以幹嘛,首先必須釐清 AI 電視與一般智慧電視的差異。傳統智慧電視是為電視接上網路,讓使用者單向觀看連網影音。AI 電視則是在智慧電視的基礎上,導入了 AI 處理器與先進演算法,讓智慧電視具備「主動分析與學習」的能力,可即時判斷每一幀影像的畫質特徵、聲音頻率、觀看環境(如白天強光或夜晚暗光),甚至是家庭成員的使用習慣,進而動態調整視聽呈現。簡單來說,傳統智慧電視解決的是「能不能連網看內容」的問題,而 AI 電視解決的是「如何讓內容呈現得最好」的體驗問題。

但當 AI 演算法分析出最佳的畫面設定後,如果硬體無法精準跟上,優化效果就會大打折扣。這也是為什麼高階顯示技術 True RGB 開始受到市場矚目,確保 AI 算出的極致色彩與對比,能精準落地在觀眾眼前。

傳統電視容易出現暗部發灰或亮處過曝。Sony BRAVIA 9 II 透過 True RGB 三色獨立背光,能將 AI 算出的極致對比與飽和色彩精準落地。
傳統電視容易出現暗部發灰或亮處過曝。Sony BRAVIA 9 II 透過 True RGB 三色獨立背光,能將 AI 算出的極致對比與飽和色彩精準落地。
圖/ 數位時代

AI 電視可以幹嘛?從畫質、場景、音效到個人化推薦的四大核心進化

面對消費者的核心疑問「AI 電視可以幹嘛?」,可從四大 AI 電視功能深入拆解。

AI 畫質升頻與降噪:讓低解析度內容更清晰

透過 AI 升頻與降噪技術,可分析解析度較低或經過壓縮的影音內容,改善線條、紋理與雜訊,使畫面在 4K 螢幕上呈現得更清晰。True RGB 則能協助 AI 優化後的畫面亮度、色彩與對比度精準呈現。不過實際效果仍會受到原始片源解析度與壓縮品質影響。

智慧場景辨識:依電影、球賽、遊戲自動調整畫面

AI 電視能即時辨識播放內容,自動調整畫面呈現,比如看電影時調整為劇院感色溫、看球賽即時插幀消除動態殘影、玩遊戲時自動切換至低延遲模式。在不同場景轉換時,True RGB 讓亮度與色彩對比表現依然精準自然。

左圖為電影模式,右圖為遊戲模式。智慧場景辨識功能會根據電影、球賽或遊戲自動切換最佳模式。搭配 True RGB 技術,即使在動態或暗部場景下,色彩依然自然不失真。
左圖為電影模式,右圖為遊戲模式。智慧場景辨識功能會根據電影、球賽或遊戲自動切換最佳模式。搭配 True RGB 技術,即使在動態或暗部場景下,色彩依然自然不失真。
圖/ 數位時代

AI 音效優化:讓人聲與環境音更清楚

AI 音效演算法能分離出人聲對白與背景音效。看動作大片時,能放大環繞立體感;看新聞時,則優化人聲頻率,甚至能根據客廳結構進行空間音效校正。

除了頂級畫質,Sony 將 AI 音效演算法與機身背部揚聲器深度結合,能根據客廳結構進行空間校正,分離出清晰人聲與震撼環繞音效。
除了頂級畫質,Sony 將 AI 音效演算法與機身背部揚聲器深度結合,能根據客廳結構進行空間校正,分離出清晰人聲與震撼環繞音效。
圖/ 數位時代

語音互動與個人化推薦:減少尋找內容時間

AI 語音互動更能理解複雜語意,當你說出「我想看適合週末晚上的搞笑電影」時,AI 便會結合使用者的觀看偏好推薦清單,真正做到懂你所想。

整體而言,在眾多 AI 電視功能中,消費者最能直觀感受到的是 AI 畫質升頻與場景優化。但不論軟體演算法如何強大,都需要有對應的硬體執行力,而 True RGB 正是讓這些高階 AI 畫質能精準落地的關鍵技術。

AI 畫質優化的關鍵:不只靠演算法,硬體也是決勝點

在討論 AI 電視時,大眾常有一種迷思,認為只要電視內建強大的 AI 處理器和演算法就行,事實上,AI 電視的畫質優化不是靠單一演算法完成,而是包含「AI 判斷」與「硬體呈現」兩大層次:

首先由 AI 負責辨識畫面中的主體物件、人眼焦點、光影分佈及動態物體的移動軌跡等。根據 AI 判斷結果,演算法在底層即時計算出一套優化藍圖,決定哪些區域需要進行 AI 升頻、降噪、提高畫質、調整亮度、對比或色彩飽和度等。而硬體則負責最終畫面呈現,包含電視的背光、面板、控光技術與色彩控制技術,才是真正決定這張優化藍圖能被實現到什麼程度的關鍵。

而 Sony BRAVIA True RGB LED 電視便精準示範,硬體如何賦予 AI 電視極致表現。傳統 LED 電視使用單一藍色 LED,再搭配濾光片混色的方式,容易產生色彩混濁或亮度減損,True RGB 技術則以獨立驅動紅(Red)、綠(Green)、藍(Blue)三原色 LED 作為背光源,當 XR 認知智慧處理器分析影像內容,發出畫面調整指令後,True RGB 能精準響應,讓紅、綠、藍三色背光以極高精度進行獨立控光,將 AI 畫面調整的判斷精準呈現。

一般智慧電視、AI 電視、搭載 True RGB 的 AI 電視差在哪?

跳脫複雜的規格參數,一次搞懂三代智慧電視有何不同。簡單來說,一般 AI 電視可以做到升頻、降噪與場景辨識;搭載 True RGB 的 AI 電視則進一步把 AI 判斷延伸到背光與色彩控制,真實還原亮度、色彩與對比。

一般智慧電視 AI電視 搭載 True RGB 的 AI 電視
核心定位 解決「連網與內容獲取」 解決「基礎畫面自動優化」 解決「極致高階畫質精準執行」
畫質處理能力 支援基本的數位降噪,無法因應訊號源差而改善 具備 AI 升頻技術,能動態辨識場景並優化低解析度影片 結合 XR 認知智慧處理器與硬體優勢,進行深度的 AI 畫面優化
背光技術 傳統常亮背光,容易產生漏光與局部發灰現象 具備區域控光,但演算法與硬體匹配度較為普遍 採用 True RGB 三色獨立背光,控光精準度極高,無溢光與色偏
色彩與亮度表現 色彩表現較為平淡,高亮處易過曝,暗部細節容易丟失 色彩飽和度高,但有時因演算法過度補償而顯得不夠自然 實現豐富飽和的色彩表現層次,精準還原真實色彩
主要適合情境 看第四台、日常追劇 看 4K 串流,希望電視能自動適應不同影音內容 追求劇院級體驗,喜歡高畫質影音、球賽、遊戲的用戶
跳脫傳統電視容易漏光與發灰的痛點,Sony BRAVIA 9 II 結合旗艦級 XR 認知智慧處理器與 True RGB 背光技術,從底座美學到內在核心,皆為追求劇院級體驗的頂級用戶而生。
跳脫傳統電視容易漏光與發灰的痛點,Sony BRAVIA 9 II 結合旗艦級 XR 認知智慧處理器與 True RGB 背光技術,從底座美學到內在核心,皆為追求劇院級體驗的頂級用戶而生。
圖/ 數位時代

買 AI 電視時,真正該看哪些規格?

當你準備為家裡添購 AI 電視時,除了關心它是否支援智慧語音、刷新率有多高、個人化推薦好不好用之外,以下四個核心 AI 電視功能才是決定長期觀看品質的關鍵指標:

AI 處理器

大腦優劣決定電視表現,挑選時認準旗艦級的 AI 處理器,如 Sony 的 XR 認知智慧處理器,不只單純堆疊算力,而能模擬人類大腦的認知方式,打造身歷其境的畫面真實感。

AI 升頻能力

優秀的 AI 升頻能力應能精準區分「影像噪訊」與「畫面原生紋理」,在去除雜訊的同時保留皮膚毛孔、衣服編織等細節,而非一味抹平。

背光與控光技術

若重視高階畫質,True RGB 可作為判斷 AI 畫質能否精準呈現的重要顯示技術,徹底告別傳統畫面暗部發灰、亮部慘白的通病。

色彩與亮度表現

不能只看標榜的 HDR 規格,更要檢視硬體能否真實呈現。True RGB 能賦予 AI 電視更強悍的畫面執行力,銳利呈現 AI 算出的明暗對比與色彩飽和度。

關於 AI 電視與 True RGB 的常見問答

Q1:AI 電視適合哪些人?
AI 電視適合所有對影音品質有追求的人。不論你是愛看高畫質影音的追劇族、追求畫面流暢不殘影的運動迷、重視高刷新率與低延遲的遊戲玩家,AI 電視都能大幅提升觀影體驗。

Q2:AI 升頻會把影片變成 4K 嗎?
無法完全等同原生 4K,但能讓畫面更接近高解析度的觀看效果。AI 升頻利用比對與像素補插,將原本模糊線條變得銳利清晰,結合 True RGB 的高精細控光後,視覺表現會非常接近 4K 原生畫質。

Q3:買 AI 電視時,只看 AI 處理器夠嗎?
絕對不夠。演算法算出的完美畫面需要顯示硬體來執行,電視的背光技術、控光與色彩管理能力(如 True RGB)同樣重要。軟硬完美結合,才是高畫質的保障。

Q4:AI 電視對看球賽或玩遊戲有什麼差別?
AI 電視能根據不同場景優化畫面表現,觀看球賽時,能動態識別高速移動對象,即時插幀消除動態殘影;玩遊戲時,能自動切換至低延遲模式和強化暗部細節。

Q5:白天和晚上看電視,AI 電視會自動切換不同的畫質設定嗎?
Sony 搭載 True RGB 的 AI 電視內建環境光感測器,能根據環境光線變化動態調節畫面呈現,在白天明亮時自動增亮、晚上變暗時調降亮度並柔化對比,省去手動切換的麻煩。

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