從7奈米、5奈米、3奈米、2奈米,再到CoWoS量產又擴產,全球晶圓代工龍頭台積電製造技藝屢創巔峰,下一個技術突破點是什麼?正是2026年矽光子CPO即將量產。這一回它從半導體深入光通訊,50家台廠供應鏈搶搭AI特快車。
台積電投入矽光子技術近十年,具有領先地位,一位光通訊大老表示,台積電的矽光子團隊有上百人之多,幾乎清一色博士等級,且資歷動輒十年。
一位台積電供應商則透露,「台積電為了加速矽光子CPO發展,採取多組並進的模式,讓各組研發團隊分頭研發不同技術,看誰的技術方案最能提高量產可行性,透過內部競爭加速技術突破。」
陽明交大半導體學院院長陳冠能解釋矽光子技術關鍵,他描述,不只是將光子元件與電子晶片整合,還必須在奈米至微米等級的精度下,讓光束能夠精確聚焦並對準對應的光學通道。由於晶片僅約指甲大小,或元件甚至到微米等級,對位與整合的精密度要求,使製程難度大幅提升。
「製程本身已極具挑戰性,再加上發光元件在運作時會產生熱量,熱效應又可能引發機械應力與結構變形。此外,量測與驗證設備須同時兼顧光學與電性特性,每一個環節都考驗著研發與製造能力。」陳冠能表示。
台積電實現了晶片用光傳輸的封裝技術之後,就像粽子頭一般,可拉動台廠光通訊供應鏈成形。其中,矽光子特色最鮮明的,首推波若威、上詮。
今年三月,黃仁勳在GTC大會演說時,點名的唯一一家光通訊供應鏈就是波若威,讓默默耕耘二十七年的它聲名大噪;黃大帥的欽點,讓波若威今年股價迄今已大漲六成,十月二十八日來到二四三元。
凱基投顧分析,波若威主力產品包含光纖套件、光纖配線盒,預計可在近期放量,還包括重點研發的新型光纖陣列,「第一代COUPE光纖數較少,未來會持續增加,可望為二至四倍。」
業界人士指出,波若威本就是台灣光被動元件最強廠商之一,擅長InfiniBand網路架構的邁倫科技(Mellanox)是其長期的主力客戶。一九年邁倫被輝達以六十九億美元併購,InfiniBand的網路架構成為輝達主力的通訊架構,而波若威也跟著老客戶,直通輝達供應鏈。
另一家光通訊業者上詮,則與台積電走得近。
上詮總經理胡頂達於二一年二月上任,他曾是台積電部經理,熟悉大廠作業方式。
他於法說會上說到,「上詮掌握兩項矽光子CPO核心技術,包括高密度、高精度的光纖陣列製造,以及光纖陣列元件的精準對位與封裝技術,為少數能提供完整解決方案的廠商之一。」
投資銀行高盛集團的報告則寫著,上詮的競爭優勢是在高速光纖陣列元件領域起步較早,「而且與全球領先的晶圓代工廠,緊密合作開發標準化平台」,雖沒點名台積電,看了報告皆心領神會,也讓上詮成為純度高的CPO供應鏈一員。
「相較於輝達、台積電合作的封閉式生態圈,另一個主要技術平台博通與台積電的合作,則採取開放式生態圈,」一名矽光子CPO供應鏈成員形容,輝達很像蘋果iPhone體系,自己研發技術、做產品,如果客戶要使用該系統,只能「吃全餐」;博通則像Android體系,樂見客戶發展自己的系統,有愈多企業加入,生態圈就能愈壯大。
集邦科技研究部副總儲于超分析,雖然兩大平台都是由台積電代工,但是輝達方案裡整包的電子晶片、矽光子晶片,以及其後的封裝,都是由台積電執行;但博通不一樣,博通對光學元件有非常強大的自製能力,現階段只有網路交換器裡的電子晶片,交由台積電生產,矽光子晶片則是委託馬來西亞晶圓廠製作,封裝相關環節也有其他供應鏈成員協力。
博通供應鏈成員之一眾達,就以雷射光學封裝受到博通青睞,已搭載於博通最新款的Tomahawk 6網路交換器。眾達董事長陳靖仁表示,眾達今年出貨仍屬於試產規模,對業績貢獻不大,若進展順利,最快今年底到明年初,就能真正放量,明年則有機會顯著提升。
另一家著名的博通供應鏈成員、鴻海集團的訊芯,現任董事長為台積電前共同營運長蔣尚義,他也證實訊芯正與博通合作CPO封裝架構,「期盼今年底看到成果。」
「前兩年,大部分做矽光子封裝的廠家,其實並不會找台積電,因為用不到這麼貴、這麼高階的製程,」資策會產業顧問鄭凱安直言,當時矽光子閘極長度大約是十微米等級,精度為正負一至○.五微米,不需要很精細的封裝需求,其他晶圓廠、封測廠都有能力與機會,例如格羅方德(GlobalFoundries)、日月光,都有空間發展技術平台。直到輝達喊進矽光子,打破既有生態,晶片透過高階製程製作,封裝要求更嚴苛,台積電的優勢才得以展現。
專注矽光子EDA設計軟體的之光半導體技術長陳昇祐認為,未來插拔式模組與CPO將雙軌並行,呈現「短中期以插拔式為主流、長期CPO崛起」趨勢。因為插拔式模組,可以直接仰賴成熟的供應鏈,技術相容性與維護便利性,都是優勢所在;但隨著能源效率、密度,以及CPO方案的可靠性日益提升,CPO將逐步滲透,成為高階AI平台的必然選擇。
回過頭來看,過去光通訊台廠身處沉寂的市場,營運規模都不大,多半只擅長其中一、兩項元件,再找其他方案組成光收發模組銷售。如今來到矽光子CPO時代,單一子元件反倒是產業關注的項目,例如光聖的光被動元件、華星光的晶圓切割及模組、環宇做光接收器,聯亞則擅長磊晶,都有機會找到立足之地。
再者,矽光子CPO技術也帶動設備與耗材領域的新需求。例如萬潤、高明鐵的光耦合設備,惠特的矽光子元件貼合機;以及旺矽、精測的探針卡;穎崴、雍智的測試工具。


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