全球半導體產業在AI與高效能運算（HPC）的龐大需求下，正加速奔向後摩爾定律時代，不僅促使晶片架構從奈米級躍升至埃米級創新，也帶動先進封裝技術朝向系統整合與極致微縮發展。
在這個背景下，矽光子、HBM記憶體、晶背供電等先進製程的創新技術，正不斷改寫半導體產業的格局。
2024年9月，SEMI國際半導體產業協會宣布於SEMI平台上，由台積電與日月光號召， 從IC設計、製造封裝、應用模組至終端產品的企業及研究機構在內的半導體產業鏈，包括工研院、波若威、上詮、鴻海、聯發科、廣達到辛耘等 30多家企業及組織，共同成立SEMI矽光子產業聯盟。
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什麼是矽光子？
矽光子就是用光來傳輸資料，並將其整合至矽晶片的技術，可供光學通訊、高速資料傳輸和光子感應裝置使用，由於可解決AI晶片頻寬大塞車的問題，是未來高速運算不可或缺的關鍵。
半導體基板物質是絕緣層上覆矽 (SOI) 晶圓，若使用標準半導體製程在矽的光子層上製造元件，而矽在紅外光下是透明的。
在矽周圍放置二氧化矽 (SiO2) 或空氣來產生高折射率差，可以使得在元件內傳播的光，於傳播通過電路時損耗極少。
晶片上的光子積體電路極小、耗電較低，運作速度也比傳統光子快，資訊傳輸比電子電路更快且效率更好。
矽光子技術有哪些特點？
根據SEMI（國際半導體產業協會）說明，矽光子技術有三大特點。
第一， 從電走向光：隨著AI等新應用帶動大量運算需求，產業界將技術發展從電子訊號轉至具備高頻寬、低功率、傳輸距離更快的光訊號。
第二， 整合光波導元件：將光波導元件整合到矽晶片上，讓矽晶片同時處理電訊號的運算、光訊號的傳輸，就稱做矽光子。
第三， CPO（共同封裝光學技術）縮短傳輸途徑：過去模組會讓電子進到伺服器尾端的光收發器後，才轉成光；CPO讓電子直接進入訊號轉換處，變成光子，同時提升效能、降低功耗。
矽光子技術有哪些應用？
矽光子在半導體產業的第一波浪潮，是2017年應用於光纖網路及接受器等，透過ASIC（特殊應用積體電路）和矽光子共同封裝在基板上，大約可節省三成耗電。
第二波浪潮則是2022年與光學 I/O整合，透過ASIC 和 SiPh 共同封裝在Interposer上，大約可節省五成耗電。
日月光半導體執行長吳田玉曾表示，在半導體進入先進製程後，矽光子第三波浪潮可望應用在3D封裝，屆時有可能提升10倍資料傳輸頻寬、晶片厚度可望降低5倍，滿足汽車光達、行動裝置、感測器等領域等用途。
矽光子技術發展有什麼挑戰？
第一，矽光子積體電路需要將光耦合器、調變器、轉阻放大器等多種光學元件，整合在同一基板上。
然而，現階段矽光子多半應用在利基型市場，晶片代工廠都是客製化，各種光通元件類型的規格、封裝製程、材料沒有統一的規範與標準，因此需要一個整合包含 IC 設計、晶圓代工、封裝模組以及光電廠商等各次產業資訊的研發平台，才能達到更好綜效。
第二，矽光子技術有高速、體積小、低能耗等優勢，但開發與整合需要同時融合電子學與光學原理，因此還需要投入許多資金、人力、時間等研發成本，才能讓矽光子中的電子、光學元件才能彼此相容並持久穩定。
台灣產業對於矽光子有什麼布局？
前台積電董事長劉德音於美國加州大學柏克萊分校攻讀博士，博士論文題目就與矽光子技術相關。
他在加入台積電前，於1987～1993年服務於美國科技業知名的貝爾實驗室，擔任高速電子研究實驗室研究經理，研究主題也是現今備受關注的光通訊系統。
矽光子在國內半導體產業討論已久，台積電首次公開提到，是在2022年。
台積在2024年4月的北美技術論壇中指出，正研發緊湊型通用光子引擎（COUPE™）技術，以支援AI熱潮帶來的數據傳輸爆炸性成長。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。
當時台積電預計於2025年完成支援小型插拔式連接器的COUPE驗證，並於2026年整合CoWoS封裝成為共同封裝光學元件（Co-Packaged Optics, CPO），將光連結直接導入封裝中。
2025年1月，輝達執行長黃仁勳會見台積電董事長魏哲家後，接受媒體採訪時表示，輝達正與「全球最大的矽光子代工晶片製造商」合作，但他坦誠不太可能很快有結果，雙方仍需要數年時間才能也具體成果。
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