影片|矽光子是什麼?圖解矽光子原理:如何把電子改成光子?
影片|矽光子是什麼?圖解矽光子原理:如何把電子改成光子?

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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懂保險的 AI 才有用!國泰人壽數據暨人工智慧發展部如何解開壽險業的 AI 實戰難題
懂保險的 AI 才有用!國泰人壽數據暨人工智慧發展部如何解開壽險業的 AI 實戰難題

金管會調查顯示,國內金融機構與周邊單位已有 33% 導入 AI,其中壽險業導入比例達 67%,僅次於銀行業的 87%。事實上,保險業應用 AI 的難題不在技術,真正的挑戰是要在高度監理、複雜流程與專業領域中,找到可落地的應用場景。國泰人壽數據暨人工智慧發展部走過八年、歷經三次組織定位演進,如何摸索出自己一套的 AI 轉型路徑?

國泰人壽養兵練 AI

國泰人壽數據團隊的起點,可以追溯到 2016 年成立的「客群經營部」。2018 年,隨著公司希望讓 AI 發展更具基礎架構、更具規模地展開,團隊轉型為「數據經營部」;到了 2024 年,正式成立「數據暨人工智慧發展部」,角色也從推廣,轉向更專注的技術發展。

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國泰人壽數據暨人工智慧發展部目前為一約 65 人的團隊,平均年齡 33 歲。
圖/ 數位時代

八年間,團隊的任務始終圍繞同一件事:深入業務現場,釐清痛點,再與 IT、業務、客服等單位協作,推動 AI 從研究走向實踐。國泰人壽數據暨人工智慧發展部協理莊淑儀形容,這個過程更像是傳教士的工作:「很多數據產品是由我們發想,從核保到理賠,有哪些導入機會?我們要去和各部門溝通,AI 可以協助什麼。」

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國泰人壽數據暨人工智慧發展部協理莊淑儀。
圖/ 數位時代

這樣的溝通並不容易,因為壽險業的專業門檻極高。國泰人壽數據暨人工智慧發展部首席數據分析師黃喬敬博士指出,一張保單牽涉的關係人本來就複雜:「在保險業,一張保單的銷售,涉及要保人、被保人、受益人,是多方關係,尤其在金管會的要求下,還必須兼顧模型的公平性與可解釋性。」核保邏輯、理賠判斷、業務員培訓,每個環節都有各自的專業門檻與監理要求,通用技術難以直接套用。這也是國泰人壽選擇自己養兵練 AI 的原因,唯有深度理解壽險場景,AI 才有落地的條件。

從真實需求長出來的 AI 實戰力

要讓技術模型真正為前線人員所用,數據暨人工智慧發展部團隊長期觀察業務現場,確保 AI 產出都能有效銜接既有作業流程。去年,團隊面對的挑戰,是在十三個部門提案中,篩選出值得投入的場景。莊淑儀說明,評估標準有三項:「是否能複製到多元場景?對公司有什麼效益?技術可行性?」最終六個案子出線,其中包括「AI Coach」。

AI Coach 以 AI 陪練業務員磨練銷售技巧,同步縮短培訓週期,讓業務員能更快提供專業、貼近保戶需求的服務。看見 AI Coach 的成效後,國泰人壽也將同一套模式延伸至客服中心及直效團隊,評估面向包括禮貌、問題回應、服務要點...等面向,給於評分及建議。黃喬敬博士解釋背後的難度:「以往這些評估指標是由人來判斷,現在則是要做到標準化,讓 AI 系統可以自己判斷。」今年一月上線後,客服新人有超過九成以此作為教育訓練工具,業務端使用率也過半,不僅省下資深人員帶新人的時間,也讓保戶獲得更一致、更高品質的服務體驗。

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國泰人壽數據暨人工智慧發展部協理莊淑儀(左)與首席數據分析師黃喬敬博士(右)帶領團隊在國泰人壽保險領域驗證 AI 應用。
圖/ 數位時代

另一項落地應用則是「Cathay Eye」,是國泰人壽自行開發的智能風險控管模型。莊淑儀說明:「這最主要是幫案件的複雜度做分級,讓新進同仁處理複雜度低、資深同仁處理複雜度高的案件,一來反映人力價值,二來加速案件處理流程,讓客戶更快獲得所需服務。」

黃喬敬博士也補充背後的機制:「Cathay Eye 是把公司過去數千萬筆資料整合起來,藉此建立一個平均的判斷基準,用來做複雜度分級與派工。」目前,Cathay Eye 的識別能力相較原流程提升一倍精準度,也讓流程的判斷效率明顯加快。

壽險業 AI 應用的新標竿

對國泰人壽而言,讓 AI 發揮作用的關鍵,在於將產業領域知識與技術能力結合,而這仰賴的是兩條並行的人才路徑。對內,是強化已熟悉保險核心業務人才的 AI 素養;對外,則是網羅生成式 AI 工程與系統設計、AI 治理、雲端數據工程...等專業人才,補齊技術深度。莊淑儀強調:「在人才 AI 素養上,以往我們著重精兵制。去年開始,我們要做到全員素養提升,在人人都會用 AI 的時代,如何善用、如何合規,這都是需要教育訓練的。」

黃喬敬博士則從技術端點出下一步的方向,如 Agentic AI 是明確的發展趨勢,但在企業級的應用上,不可能讓它完全自由運作,如何兼顧安全與效益,是關鍵任務。「檢視整個 Workflow,如何建立更好的決策流程,人員的角色和流程都會慢慢轉換。」他也指出,把端到端的自動化流程建置起來,是團隊接下來的重點工程。

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國泰人壽數據暨人工智慧發展部首席數據分析師黃喬敬博士。
圖/ 數位時代

導入 AI,或許已是壽險業的產業常態;但能不能真正走進核心業務的第一線,關鍵仍是有沒有先搞懂保險本身。從需求出發、從場景驗證,國泰人壽正以這套方法,定義壽險業 AI 應用的新標竿。

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