影片|行政院規畫AI新十大建設,發展矽光子等技術!圖解矽光子:原理是什麼?概念股有哪些?
影片|行政院規畫AI新十大建設,發展矽光子等技術!圖解矽光子:原理是什麼?概念股有哪些?

矽光子因有著高效能、低功耗等特點,正迅速成為產業焦點。我國行政院也正規劃推動AI新十大建設,預計4年投入1,900億元預算,推動六大基礎建設(建置超級電腦、雲端資料中心等)及四大技術領域(矽光子、量子與智慧機器人等),目標在2040年帶動15兆元產值,創造50萬個就業機會。

另外,依據Yole數據顯示,全球矽光子(Silicon Photonics)市場規模到2027年將超過50億美元,年複合成長率(CAGR)高達30%,產業普遍認為未來5至10年內,矽光子產業的年複合成長率將達到25%至30%。

輝達2025 GTC大會上,執行長黃仁勳背後大螢幕上,更秀出輝達矽光子生態系的11家供應鏈名單,包括台積電(2330)、鴻海(2317)、日月光投控旗下矽品(2325)及波若威(3163)。天風國際證券分析師郭明錤指出,台積電、宜特、鴻海等在共同封裝光學元件(CPO)領域具領先優勢的台廠,將獲得市場更多關注。

究竟什麼是矽光子?以下圖解矽光子原理:

矽光子是什麼?重要在哪?

AI商機持續發酵,高速傳輸也在加速運算趨勢下成為焦點。矽光子共同封裝技術(CPO)因其高效能、低功耗及小尺寸等特點,是半導體未來的關鍵技術,正迅速成為學術界和產業界的焦點。

台積電董事長劉德音曾指出,矽光子將成為半導體產業的關鍵技術。日月光執行長吳田玉更直言: 「矽光子會是半導體產業5到10年後的突破點。」

矽光子技術在AI與高性能運算的推動下,成為半導體產業的關鍵技術,有望提升運算效能並減少能源損失。

光學廠晶瑞光近期也宣布成功跨足矽光子(SiPh)晶片產品市場,進軍半導體先進封裝領域。晶瑞光指出,運用多膜層的專利光學鍍膜技術加工製程,成功開發了多頻段分光膜和940nm NBPF濾光片產品,縮短生產時間,減少碳足跡,提高了客戶在手機、NB、車載和無人機光達AI無人載具等市場的競爭力。

事實上,IBM以及英特爾(Intel)等大廠早就開始研究矽光子技術,台積電和日月光也投入研發多年。吳田玉認為,台灣目前已擁有製造優勢,若矽光子也著床的話,有助於鞏固台灣當前製造生產鏈的一切。

台積電更指出,目前正在研發緊湊型通用光子引擎(COUPE)技術,COUPE使用SoIC-X晶片堆疊技術,將電子裸晶堆疊在光子裸晶之上, 相較於傳統的堆疊方式,能夠為裸晶對裸晶介面提供最低的電阻及更高的能源效率。

工研院在2018年成立「矽光子積體光電系統量測實驗室」,提供8吋與12吋晶圓級光電元件自動化快速檢測
工研院在2018年成立「矽光子積體光電系統量測實驗室」,提供8吋與12吋晶圓級光電元件自動化快速檢測,包括元件設計、製程整合、光學封裝及光電測試技術,串聯國家矽光子上下游產業鏈。
圖/ 工研院

台積電預計2025年完成支援小型插拔式連接器的COUPE驗證,2026年整合CoWoS封裝成為共同封裝光學元件(CPO),將光連結直接導入封裝中。

矽光子聯盟成立!成員名單一次看

看好矽光子技術,由台積電主導的SEMI矽光子產業聯盟(SEMI Silicon Photonics Industry Alliance, SiPhIA)於2024年9月初成軍,接著,工研院偕同台灣光電暨化合物半導體產業協會(TOSIA)也舉辦國際矽光子產業鏈搭橋合作簽署發布會,串接貿聯集團、茂德科技、威世波等接軌國際,搶吃矽光子大餅。

SEMI 矽光子產業聯盟 成員名單如下:

前鼎光電股份有限公司
光程研創股份有限公司
日月光
友達光電股份有限公司
合聖科技
波若威科技股份有限公司
志聖工業股份有限公司
源傑科技
聯鈞光電股份有限公司
富采投資控股股份有限公司
光紅建聖股份有限公司
上詮光纖通信股份有限公司
弘塑科技股份有限公司
鴻海精密工業股份有限公司
立碁電子工業股份有限公司
千才科技股份有限公司
華星光通
聯發科技
汎銓科技股份有限公司
旺矽科技股份有限公司
茂德科技股份有限公司
辛耘企業股份有限公司
矽格股份有限公司
台灣新思科技股份有限公司
台灣積體電路製造(股)公司
世界先進積體電路股份有限公司
穩懋半導體股份有限公司
穎崴科技股份有限公司
惠特科技股份有限公司
眾達科技股份有限公司
廣達電腦
光焱科技
(更多公司陸續申請加入聯盟中)

矽光子原理|如何把電子改成光子?

一般的電路板上,佈滿許多由銅線製程的電路,當中的電子便會循著這些銅製電路前行來傳遞訊號。矽光子則是改由「光子」取代大部分的電子訊號做傳遞,由於光子速度比電子快,又較不易產生熱能,可達到更好的傳輸效果。

要怎麼把電子改成光子呢?實際上現行伺服器的外殼後端,可插入一個光電訊號轉換器模組,可稱為「光收發器」。電子走到伺服器尾端進入這個模組後,訊號就會由電子轉成光子,隨後光子便會沿著如光纖這樣的光波導材料,帶著訊號傳遞出去。

英特爾矽光子元件光纖收發產品
圖中下方的藍色插頭即為光收發器,後端連接著光纖,將電訊號轉換成光訊號後傳送出去
圖/ 英特爾官網

這項技術已存在多年,如今台積電要做的,便是將收發器內負責將光訊號轉成電訊號的模組,和晶片運用先進封裝整合在一起,做成矽光子。像這樣將光電整合模組和晶片封裝在一起的技術,稱之為CPO(Co-Packaged Optics)。

矽光子圖解

矽光子圖解
圖/ 數位時代製作

過去電子會從晶片出發,藉由用銅線走到伺服器尾端的光收發器才轉成光。 做成矽光子後,電子一出發就會進入訊號轉換處變成光子,無需等到伺服器尾端才做轉換,減少電子走銅導線的距離,後段則全都由光子來傳送,讓晶片無論在效能還是功耗上的表現都能進一步升級。

矽光子發展有哪些困難?

然而理想很豐滿,現實很骨感。當前的技術發展僅能做到將光電整合模組移到伺服器內,固定於主機板上。未來台積電和日月光都希望能透過2.5D先進封裝,將晶片和光電整合模組包在一塊,做成真正的矽光子。再下一步,則會將模組疉到晶片上,透過3D封裝將銅線縮到「極致短」。

MIC資深分析師鄭凱安指出,矽光子要普及化還要幾年的時間,未來還有三項困難點需要克服。首先,是如何將光電整合模組成功微型化;其次是訊號轉換的效率問題仍待克服,「因為轉換會造成訊號的損失。」

第三,鄭凱安指出,將來如何佈建矽光子伺服器是一大挑戰,「現在光收發模組是插在伺服器後面,很好安裝;未來到矽光子的時候,光纖壞了就必須要把電路板拆開。」他認為,便攜性是未來矽光子在發展時的一大瓶頸,很可能未來的伺服器供應商會需要一組人馬,專責來做維運。

至於未來的應用場景,鄭凱安點名資料中心、車子、無人機但超大型顯示看板等領域會率先導入。

矽光子發展|台灣應把握優勢,發展矽光子產業鏈

實際上,離矽光子逐步放量還需要數年時間。日月光投入矽光子研發已有13年,吳田玉指出,未來封測廠和電子代工廠兩者之間的界線將趨於模糊,商業模式也需要持續觀察。

吳田玉表示,目前矽光子多半還處於研究階段,未有實際產品出現,「現在矽光子真正著床在通訊的都是美國人。」

日月光 吳田玉
日月光執行長吳田玉近日開課,表示台灣應把握半導體的產業優勢,積極發展一條龍的矽光子產業鏈
圖/ 簡永昌攝影

發展矽光子有助於延伸摩爾定律壽命,也可鞏固台灣於全球的半導體地位,吳田玉呼籲,台灣有相當好的研發條件,半導體產業必須聯手投入,「大家一起來談,把這個(矽光子產業鏈)慢慢成形,不要到最後被整碗端走。」

延伸閱讀:【觀點】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

責任編輯:錢玉紘

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影音體驗成行動網路新戰場!Opensignal 揭台灣大哥大奪「雙料冠軍」,連網穩定撐起高負載影音與 AI 協作
影音體驗成行動網路新戰場!Opensignal 揭台灣大哥大奪「雙料冠軍」,連網穩定撐起高負載影音與 AI 協作

現代人手機不離手,通勤時滑短影音、午休追串流影劇、下午開視訊會議,網路影音應用成為工作與生活的普遍情境。然而,一旦畫面卡頓、畫質不穩,或聲畫不同步,使用體驗立刻打折,甚至影響工作效率與專業判斷。

也因此,網路品質不再只是「快不快」的問題,更關乎能否在高使用量的日常情境下,維持穩定、連續的表現;對此,第三方評測也採用更貼近使用者情境的方式衡量網路體感。而 Opensignal 最新報告指出,台灣大哥大在影音體驗相關項目是業界唯一同時拿下「影音體驗」與「5G 影音體驗」雙項獎項的電信商,其中,關鍵的差異是什麼?

為何「影音體驗」是網路品質的關鍵指標?

愈來愈多消費者入手旗艦機,追求的不只是硬體規格,還有流暢的 AI 應用與多工協作。然而,無論是視訊即時翻譯或雲端會議,這些高階功能都有一個共同前提:網路必須穩定。一旦網路品質不佳導致畫質下降或音畫不同步,旗艦級的 AI 功能將形同虛設。

這也意味著,檢驗網路價值的標準已經改變。如今,不能只看單點測速的瞬間峰值,更重要的是高負載情境下的耐力表現。因此,比起單點測速,影音體驗會是更完整的測試標準,直接挑戰了網路在室內深處、移動途中或人潮聚集時的網路實力;而唯有在長時間串流下依然不卡頓、不降畫質,才稱得上是高品質的連線。

換言之,隱身在硬體背後的電信商,才是發揮旗艦機性能的關鍵;唯有透過最佳網路品質,才能讓手中的旗艦機既是規格領先、也是體驗領先。

唯一影音體驗雙料冠軍,Opensignal 權威認證的有感體驗

雖然相較於測速數據,影音體驗更貼近日常使用,但也更難量化。對此,國際權威認證 Opensignal 的「影音體驗分數」,依循 ITU 國際標準,透過真實用戶裝置在行動網路上進行影音串流的實測數據,觀察不同電信網路在實際使用情境下的表現。

簡單來說,評測聚焦三項核心指標:影片載入時間、播放期間的卡頓率,以及畫質(解析度)是否能穩定維持。使用者從開始播放到持續觀看的整體品質,分數以 0–100 呈現,分數愈高,代表在三項指標的表現愈佳。相較於單點測速,這類評測更能呈現長時間、高使用量下的網路品質。

人流情境不降速.jpg
圖/ 數位時代

而在今年最新公布的 Opensignal 評測中,台灣大哥大獲得「影音體驗」獎項唯一雙料冠軍。其中,「整體影音體驗」為全台獨得第一名,「5G 影音體驗」則與遠傳並列第一。

之所以能在影音體驗拔得頭籌,關鍵在於台灣大哥大目前是全台唯一整合 3.5GHz 頻段 60MHz 與 40MHz、形成 100MHz 總頻寬的電信業者,亦是現階段全台最大 5G 黃金頻寬配置。頻寬愈寬,代表單位時間內可傳輸的資料量愈大;在大量使用者同時進行影音串流、視訊互動的狀態下,更能維持穩定傳輸、減少壅塞發生機率。

台灣大獲權威認證,NRCA技術撐起穩定基礎

除了頻寬帶來的流量優勢,台灣大哥大也採用「NRCA 高低頻整合技術」,也就是透過高低頻協作,讓 3.5GHz 負責高速傳輸、700MHz 補強覆蓋與室內連線,改善室內深處與移動情境的訊號落差,提升連線連續性。

同時,為了讓住家、通勤動線、商圈與觀光熱點等高使用場域維持穩定表現,台灣大哥大已在全台超過213個住宅、觀光及商圈熱點完成 100MHz 布建,提升人流密集區的網路覆蓋率。

5G高速(小).jpg
圖/ dreamstime

值得注意的是,在今年的 Opensignal 評比中,台灣大哥大還拿下了「5G 語音體驗」與「網路可用率」兩項第 1 名,累計獲得 4 項獎項。這意味著不僅具備影音體驗優勢,在語音互動與連線率等關乎用戶日常應用的基礎指標,皆有亮眼成績。

尤其,隨著影音與即時互動成為新世代的工作常態,網路品質的重要性只會持續上升。無論是遠距協作所仰賴的視訊與畫面共享即時同步,內容創作對直播與即時上傳連續性的要求,或是 AI 視訊互動、即時翻譯與會議摘要等新應用,都高度依賴低延遲與穩定的資料傳輸。網路品質因此不再只是連線條件,更是支撐內容生產、協作效率與新應用落地的基礎能力,甚至直接牽動競爭力。

而台灣大哥大經 Opensignal 認證、於多項關鍵指標領先業界,不僅將成為 AI 時代的重要後盾,也讓使用者能更充分發揮高階手機的效能,把「快、穩、滑順」落實在每天的工作與生活中。

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