矽光子CPO系列2一國家隊登場！4年29億計畫、產業心臟在台積電：一文看神山跨足光領域野心

二○年起，推動通訊領域節能創新的IOWN全球論壇，掀起「光子」所發動的傳輸革命，在NTT 、英特爾、索尼號召之下，宣示三○年實現「全光網路」願景，已得到愛立信（Ericsson）、諾基亞（Nokia）等電信公司，以及微軟、谷歌等雲端服務商支持，總計已有一百七十多個機構加入，標示全球科技業將聯手解決AI傳輸電力耗損，加強AI運算負載能力，同時協助行動網路6G轉型。這無疑意味著，矽光子CPO時代就此來到。

台灣也遙相呼應，今年九月，總統賴清德宣布把矽光子入列台灣AI新十大建設之一，研發據點落腳高雄，目標在二八年達成供應鏈自主。接著，經濟部跟進，提出四年二十九億元的國家隊計畫，預計培育兩百名專才，由工研院建置矽光子驗證實驗室，並規畫試產產線，供廠商進行產品驗證。

台灣想成為矽光子技術重鎮，重鎮的心臟，非台積電莫屬。道理很簡單，目前全市場AI供應鏈的上游晶片，不論是通用款還是客製款，不論由輝達、AMD，還是博通主導，不論OpenAI、Meta、亞馬遜誰要建造最強算力，都需要台積電。而台積電對於透過光子技術解決傳輸耗能，早就投入不少研發工夫。

根據摩根士丹利推估，全球矽光子CPO市場規模將從二三年八百萬美元，推升至三○年的九十三億美元，年複合成長率高達一七二％；如果AI伺服器龍頭輝達導入順利，前景更為看好，年複合成長率將可達二一○％，市場規模上看二三○億美元。

這份樂觀預測，同樣奠基在一個關鍵要素上，即是與輝達深度綁定的台積電，其矽光子CPO發展的進度。

在台積電回覆本刊的答案中，明確指出「第一代矽光子引擎（COUPE）開發進展順利，採用自家的SoIC晶片堆疊技術，將電子IC與光子IC堆疊在一起，創造出具有低訊號耗損、低功耗和小尺寸的光學引擎。」

追蹤台積電矽光子的技術路徑，則可以發現，目前第一代COUPE是一個可插拔解決方案，訊號透過印刷電路板（PCB）連接到網路交換器，應用的對象則是博通、輝達、AMD的產品，預計明年下半年就可問世。

台積電並不滿足於此，下一階段，台積電則將開發真正的共同封裝光學解決方案，利用CoWoS先進封裝技術，透過載板連接矽光子引擎，並進一步研究，將矽光子引擎放置在封裝內的矽中介層上，達到更緊密的整合，如果順利，二七年就能提出新一代矽光子CPO解決方案。

 根據台積電團隊的估計，從電路板級到封裝級再到中介層級，數據傳輸功耗將降低超過十倍，同時延遲會改善二十倍，尺寸上更加小巧。

「COUPE是台積電目前新興技術中最受重視者，此趨勢光憑這點，能見度就足可看到數年後。」天風國際分析師郭明錤推估。

神山跨足光領域野心

綁住通訊廠  不往三星去

雖然光進銅退是必然趨勢，但外界難免發出疑問：台積電為何要自己跨足做矽光子與CPO封裝？

答案是，其中暗藏台積電的野心。

目前矽光子核心元件的通訊晶片，主要由輝達、博通等大廠設計；這個光子晶片交給台積電負責製造，台積電調派熟悉射頻技術的單位負責，第一代產品採用六十五奈米，其後可能推進至四十奈米，不排除挑戰二十八奈米。

一位矽光子產業人士指出，其實光子晶片的需求量相對小，單一產品所貢獻的經濟效益並不突出，但是策略價值卻很大。過往的通訊晶片用不到最先進製程，目前主流商品以七奈米製程足可支應，三星也可以做；但是一旦能夠透過先進封裝，將通訊晶片包進了傳輸元件，這樣的產品就一定得在台積電做，換言之，「矽光子CPO是台積電綁住網通客戶的好手段。」

再加上，對台積電來說，設計生產光子晶片，技術上相對容易，因為製造設備是現成的，與一般矽基晶片大致相同，適合量產。

甚至，光子晶片用九○奈米至一八○奈米製程做即可，這位產業人士笑稱，「當台積電宣布用六十五奈米製程做光子晶片時，業界紛紛哀號不用做了，因為這根本是以『上駟對下駟』，台積電的必勝之局。」