「矽光子」被視為晶片製程微縮走向盡頭後的突破口，具有高速傳輸、高頻寬、低能耗等優勢，也是台積電、輝達（NVIDIA）近年押注的關鍵技術。
國際矽光子異質整合聯盟（HiSPA）聯盟會長、台科大講座教授李三良於矽光子與光電元件領域深耕數十年，研究專長涵蓋光電元件、光纖網路、積體光學等。
李三良近期接受《數位時代》專訪，分享矽光子技術難點、國內外發展與人才培育趨勢。
矽光子晶片封裝難！佔成本逾7成，待發展出共同標準
業界普遍認為，「矽光子元年」預期最快落在2026年，目前積極發展的CPO（共同封裝光學元件）正在小量試產與出貨階段。
台積電董事長魏哲家於今年1月中的台積電法說會上，表示CPO已有不錯的初步成果，但貢獻營收仍需1年～1年半以上；輝達執行長黃仁勳1月訪台時，亦談及和台積電一同研發矽光子技術，預期還要幾年時間發展成熟。
李三良觀察，在矽光子技術上，晶片設計與製造可說是相對好解決，其中在後段的封裝則有較多困難，並且佔的成本更高，「一個模組最後出來，PIC（光子積體電路）的晶片成本可能只有2、3成，反而6、7成是封裝的成本。」
李三良舉例，像是將光纖接上矽光子晶片，牽涉到精密的對準、材料及機械等各種問題，而業界在封裝也還未有共同標準，預期生產規模放大後會更加明朗。
而在應用方面，李三良指出，矽光子晶片目前市場需求最大的是AI伺服器的資料傳輸，另外還包括運用於無人機、無人駕駛等領域的光感測、生醫檢測的光學電腦斷層掃描（OCT）、量子運算，以及AR/VR亦有望發展出更輕便的智慧眼鏡。
歐美中積極發展矽光子，台灣擁IC製造封裝優勢但不可輕忽
綜觀國內業者在矽光子進展， 李三良指出，發展腳步較快的，主要可看到晶圓代工及封測龍頭的台積電、日月光，其他還有光纖組裝廠商如上詮、波若威，以及一些量測設備業者等。 在IC設計，則涵蓋PIC與EIC（電子積體電路）設計及整合，目前各公司的團隊規模都還不大。
對於國際間矽光子發展趨勢，李三良分析，AI高效能運算系統由美國主導，歐洲在生醫、量子方面應用有較多著墨；受到美國晶片禁令影響的中國，則因矽光子不需太高端的製程，部分運用成熟製程約45奈米便足夠，因此將其當作力拚彎道超車的技術，「投入的資源相對比歐美都還多。」
面對國外群雄並起，台灣政府也日漸看重矽光子發展，例如產業政策「晶創計畫」亦將其作為重點之一。 李三良指出，發展矽光子不只PIC要好，EIC也要非常好，兩者要共同封裝在一起，對此擅長IC製造及封裝的台灣仍有一些優勢，「雖然我們比較慢才開始，主要的製造還是會到台灣來。」
但李三良也提到，目前台積電的矽光子晶片相關產能，多由其大型客戶所包辦，因此其他小公司或研究單位多是下線至國外公司製造，不像一般IC晶片，有更多國內晶圓代工廠可供選擇。
學研助攻加速研發！年產逾百名矽光子人才
儘管矽光子的廣泛普及還不會這麼快，不過許多業者已積極投身研發，並透過結盟方式，力求強化產業鏈合作、加快技術突破、制定出發展標準。
2024年4月，國立台灣科技大學異質整合矽光電晶片研發中心、財團法人光電科技工業協進會（PIDA）宣布成立「國際矽光子異質整合聯盟」（Heterogeneously Integrated Silicon Photonics Alliance，簡稱「HiSPA」），成員包括日月光、環球晶、上詮、日商駿河精機等近40多家廠商。
談到由學界及產業公會創立聯盟的起心動念，李三良表示，是因為發現許多企業有興趣發展矽光子，但不知從何開始。而學界起步較早，具有較多學理知識及設備等資源，因此盼以聯盟形式整合國內的矽光子產業，串連起學研界與上下游廠商，提供量測服務、產學合作機會，並舉辦論壇及技術講座等。
以李三良任教的台科大為例，台科大自2011年左右便開始投入矽光子研發，橫跨IC設計、下線製造（tape-out）、封測等環節，除了開設「光電積體電路」等課程，台科大產學創新學院去年底新設「先進半導體科技研究所」，以矽光子與異質整合為發展重點。
李三良進一步說道，台科大擅長的包括PIC設計及下線等部分，10多年來設計了數10片的光電晶片。而隨著發展到CPO，封裝的重要性日趨提升，因此有化工系、材料系、機械系的老師也一同參與研發，一些業界合作案也和CPO相關。
在國內矽光子的人才培育方面，李三良提到，國家實驗研究院台灣半導體研究中心（TSRI）扮演關鍵角色，建立相關基礎設施之外，並提供軟體授權、教育訓練、量測教學、協助下線等資源。
此外，許多大學近年亦投入矽光子研究，也發現新生選擇此研究領域的興趣顯著提升，包括台大、清大、交大、成大、中山、中正的光電等系所，皆積極培育矽光子人才，每年約有逾百位相關領域畢業生。
可觀察到的是，學研及業界對矽光子的關注正持續升溫。例如去年9月，國際半導體產業協會（SEMI）及工研院亦號召成立「SEMI矽光子產業聯盟」，至今約有80多家業者加入，包括台積電、日月光、鴻海等。如何讓國內矽光子生態系更完整，拓展產業能量，將是產官學界需長期努力的目標。
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責任編輯：李先泰
