『矽光子』開創下一代傳輸的新篇章

英特爾 (Intel) 於2010年推出矽光子技術 (Silicon Photonics)，利用CMOS半導體製程技術，結合矽積體電路和半導體雷射，將由銅線傳輸的電子訊號轉換成更快速、穩定的光纖資料。其優勢在於低能量損耗、不會互相干擾的訊號，達成了提高傳輸距離、增加資料頻寬、降低單位能耗。

根據產業研究機構Yole預測，2021年的矽光子晶片市場價值達到了1.51億美元，預計到2027年將上升至9.72億美元，年複合成長率接近36%。此技術在多個領域有應用，包括5G、資料中心、生物感測器、量子計算以及消費型醫療等。 (參考來源:Yahoo新聞)

什麼是矽光子?

了解矽光子前，先來說說積體電路。

積體電路(IC)：將非常複雜的電路 (上億個電晶體)微縮至極小的晶片中 (例如 CPU, GPU 晶片) ，可以執行各種複雜的運算功能。

矽光子 (Silicon Photonics)：與積體電路類似，但矽光子則是將’’光路’’微縮成極小的’’光IC晶片’’。

這些晶片上的線路不是傳統的電線，而是’’光波導’’，而這些光波導線路用於導光。

傳統光收發模組包含光接收器、光波導、光調變器、電流電壓放大器、驅動IC、交換器等元件。現階段中，這些元件大多分散配置於PCB板上，矽光子技術則是將這些元件集成到一個矽晶片上。

圖片來源:科技新報-工研院

目前，封裝技術發展的趨勢是從傳統的插拔模組轉向共封裝光學模組，也就是我們常稱的CPO封測技術。CPO技術能增加8倍的資料傳輸量，同時節省30-50%的能源消耗和提高30倍的計算能力。(參考來源:永豐投顧/凱基投顧)。

矽光子的應用：

• 積體’’電’’路適合執行運算，而積體’’光’’路適合傳輸訊號，相較於電路能傳輸更快且更多資料，適合應用於資料中心 (Data Center)、人工智慧、超級電腦、5G通訊、AR/VR、光學收發器 (Optical transceiver, 用於數據中心)、光學雷達(LiDAR)、生醫感測、量子光學等。

矽光子的優勢：

• 可以微縮原本龐大的光學系統到指尖大小。
• 晶片中可以用大量元件組成複雜光路，可執行比傳統光學系統更繁複的功能。

矽光子 vs CPO

共同封裝光學元件模組 (CPO) 技術與矽光子技術，皆為應對人工智慧 (AI)、高速傳輸需求的創新技術。雖然它們共同針對此技術範疇，兩者在技術細節上仍具有顯著的區別。

• 矽光子: 為利用矽製程技術製造光子元件的方法。目的是在矽晶片上融合光學和電子功能，從而實現高傳輸率、低功耗的數據傳輸。
• 共同封裝光學元件模組 (CPO) : 一種封裝技術，將光學晶片和電子晶片（例如ASIC）整合於同一封裝內，從而實現更高效率、緊湊的系統解決方案。

矽光子/ CPO 概念股

隨著資料中心網路頻寬需求的持續增加，銅線的訊號衰減問題逐漸凸顯。為解決這一挑戰，矽光子技術 (Silicon Photonics) 及共同封裝光學元件模組 (CPO) 應運而生，受到業界廣泛關注。這些技術的主要目標是提高資料傳輸速度，減少訊號損耗，並提升傳輸效率。

CPO 技術結合了矽製程晶片和光子積體電路，可迅速地將電訊號轉為光訊號，從而增強傳輸速度。此外，透過矽光子技術，光路可以被細縮至矽晶片之上，這不僅縮短了資料傳輸的距離，減少了訊號延遲，還能提升AI伺服器的運算速度，同時降低能源消耗和成本。

多家國際知名企業，如 Intel、Cisco、Juniper、博通 (Broadcom)、邁威爾 (Marvell)、Ranovus、AMD、Nvidia 和 IBM，都已積極進行CPO技術的策略布局。特別值得一提的是，台積電與博通、輝達等大型客戶正合作研發此新技術，預期於2024年有所突破。台積電更是組建了由200名研發專家組成的團隊，著重於矽光子技術的研究。

在高速資料傳輸方面，當傳輸速度需求達到800G或更高，傳統的電訊號傳輸方式已不再適用，而矽光子技術提供了一個有效的解決方案。預期此技術可以將CPU和GPU的運算能力提升數十倍。

考慮到功率和散熱的問題，多家企業如 Microsoft 和 Meta 正尋求通過CPO技術，將矽光子光學元件和ASIC整合於單一模組之中，應用於新一代的網路架構。

目前CPO技術仍在發展中，仍涉及多種光電訊號的轉換，在技術層面上還有很多挑戰需要解決及克服因此，如何進一步完善該技術將成為未來矽光子發展的核心焦點。 (參考來源:YT-李世新分析師/永豐投顧)

儘管CPO技術在當前的成本相對高昂，但隨著技術的進步和AI運算需求的增長，該技術可望於2025年後廣泛地進入市場。

矽光子/CPO 產業鏈

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^{📝 參考資料來源}

^{• 聯合新聞-台積攻矽光子 傳攜手博通、輝達等共同開發…明年迎大單 (2023 0911)}

^{• 陽明交通大學光電工程學系 張祐嘉助理教授-你知道什麼是矽光子嗎}

^{• YT-李世新分析師-前鼎、上詮漲停 智易、啟碁創高光通訊概念股還有誰最便宜？(20230906)}

^{• Intel 矽光子元件: 光速移動資料}

^{• 訊芯漲停.華星光不死 光通訊概念股誰接棒?矽光子掀新革命?聯鈞下半年好"矽"上場? (20230908 股市現場第6/8段 鄭明娟 李世新)}

^{• Junior 新趨勢-矽光子 (20230120 豹投資)}

^{• 美股放大鏡-矽光子被列為台灣四大潛力市場之一!預估到2027年複合成長率達36% (2022 0922)}

^{• 永豐投顧-豐雲學堂-矽光子是什麼？利用光來提高資料傳輸量！矽光子簡介、CPO概念股一次看 (2023 0912)}

^{• 優分析-一文掌握光通訊市場驅動要素，推動AI效能的新技術CPO，對相關台廠有什麼影響？(20230727)}

^{• 富果研究-CPO 是什麼？共同封裝光學元件技術為何是 AI 晶片效能關鍵？(Bill Chen 2023 0704)}

^{• 理財周刊週報-下波股市行情轉戰金融股？AI如何解套？新技術CPO露曙光（2023/8/1）}

^{• 科技新報-當電子走向光子：未來關鍵技術「矽光子」是什麼？為何突破摩爾定律物理極限？(2023 0605 林妤柔)}

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