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硅光子原理是什么?为何台积电、日月光都瞄准?

* 来源 : * 作者 : admin * 发表时间 : 2024-04-29
AI商机持续发酵,硅光子将成为未来半导体产业的关键技术。中国台湾厂商日月光执行长吴田玉更直言:“硅光子会是半导体产业5到10年后的突破点。
AI 商机持续发酵,高速传输也在加速运算趋势下成为焦点。中国台湾台积电董事长刘德音曾指出,硅光子将成为半导体产业的关键技术。不仅如此,日月光执行长吴田玉更直言: “硅光子会是半导体产业5到10年后的突破点。”
事实上,IBM以及英特尔(Intel)等大厂早就开始研究硅光子技术,台积电和日月光也投入研发多年。吴田玉认为,台湾目前已拥有制造优势,若硅光子也着床的话,有助于巩固台湾当前制造生产链的一切。

硅光子是什么?重要在哪?
一般的电路板上,布满许多由铜线制程的电路,当中的电子便会循着这些铜制电路前行来传递讯号。硅光子则是改由“光子”取代大部分的电子讯号做传递,由于光子速度比电子快,又较不易产生热能,可达到更好的传输效果。
要怎么把电子改成光子呢?实际上现行伺服器的外壳后端,可插入一个光电讯号转换器模组,可称为“光收发器”。电子走到伺服器尾端进入这个模组后,讯号就会由电子转成光子,随后光子便会沿着如光纤这样的光波导材料,带着讯号传递出去。
这项技术已存在多年,如今台积电要做的,便是将收发器内负责将光讯号转成电讯号的模组,和芯片运用先进封装整合在一起,做成硅光子。像这样将光电整合模组和芯片封装在一起的技术,称之为CPO(Co-Packaged Optics)。
过去电子会从芯片出发,藉由用铜线走到服务器尾端的光收发器才转成光。 做成硅光子后,电子一出发就会进入讯号转换处变成光子,无需等到服务器尾端才做转换,减少电子走铜导线的距离,后段则全都由光子来传送,让芯片无论在效能还是功耗上的表现都能进一步升级。

硅光子发展有哪些困难?
然而理想很丰满,现实很骨感。当前的技术发展仅能做到将光电整合模组移到服务器内,固定于主机板上。未来台积电和日月光都希望能透过2.5D先进封装,将芯片和光电整合模组包在一块,做成真正的硅光子。再下一步,则会将模组疊到芯片上,透过3D封装将铜线缩到“极致短”。
台湾地区MIC资深分析师郑凯安指出,硅光子要普及化还要几年的时间,未来还有三项困难点需要克服。首先,是如何将光电整合模组成功微型化;其次是讯号转换的效率问题仍待克服,“因为转换会造成讯号的损失。”
第三,郑凯安指出,将来如何布建硅光子伺服器是一大挑战,“现在光收发模组是插在伺服器后面,很好安装;未来到硅光子的时候,光纤坏了就必须要把电路板拆开。”他认为,便携性是未来硅光子在发展时的一大瓶颈,很可能未来的伺服器供应商会需要一组人马,专责来做维运。
至于未来的应用场景,郑凯安点名资料中心、车子、无人机但超大型显示看板等领域会率先导入。

吴田玉:中国台湾应把握优势,发展硅光子产业链
实际上,离硅光子逐步放量还需要数年时间。日月光投入硅光子研发已有13年,吴田玉指出,未来封测厂和电子代工厂两者之间的界线将趋于模糊,商业模式也需要持续观察。
吴田玉表示,目前硅光子多半还处于研究阶段,未有实际产品出现,“现在硅光子真正着床在通讯的都是美国人。”
发展硅光子有助于延伸摩尔定律寿命,也可巩固中国台湾于全球的半导体地位,吴田玉呼吁,中国台湾有相当好的研发条件,半导体产业必须联手投入,“大家一起来谈,把这个(硅光子产业链)慢慢成形,不要到最后被整碗端走。”