2026晶鏈高峰論壇特輯 信賴 × 韌性 × 共榮

光進銅退的傳輸革命

矽光子技術　打通算力任督二脈

AI算力持續往前衝，晶片愈做愈快，新的瓶頸卻也開始浮現。當GPU運算能力不斷提升，海量資料要如何及時送到下一顆晶片？晶片之間透過電訊號傳遞資料，過去多半以銅線傳輸，但當資料量倍增、傳輸速度不斷提高，訊號損耗與距離限制也成為關注焦點。

工研院電子與光電系統研究所研發副組長温新助表示，矽光子的概念是「以光代銅」，將原本的電訊號轉換成光訊號，再利用光進行高速傳輸，最後於接收端轉回電訊號。晶片依舊負責運算，矽光子則負責讓大量資料更快速、更有效率地在不同晶片之間流動，避免運算能力持續提高，資料卻塞在半路。「好比把原本的省道升級成高速公路，相較於傳統電訊號，光更適合高速、大容量傳輸，因此成為AI系統持續擴充效能的重要解方。」

從外圍走向核心　CPO改寫傳輸路徑

當晶片間的資料傳輸開始由電走向光，封裝方式也隨之改變。「為了讓光訊號能更有效率地進出晶片，光學元件必須更靠近交換器晶片，因此使得共同封裝光學（Co-Packaged Optics；CPO）受到關注。」温新助進一步說明。以傳統可插拔式光收發模組為例，過去多設在於設備面板，資料完成光電轉換後，仍須透過印刷電路板（PCB）將訊號傳至中央交換器（ASIC），電訊號的傳輸距離可能達3、40公分，在需要高速傳輸的要求下，這段距離會產生明顯的訊號衰減並增加功耗。

「CPO就是把原本位於設備外圍的光學模組往ASIC靠近，甚至直接設計在晶片旁，使電訊號的傳輸距離甚至能縮短幾毫米，在此轉換成光訊號後，再交由光負責後續較長距離的傳輸。」温新助解釋，簡而言之，就是需要用電傳輸的地方盡可能縮短，需要跑遠的地方就交給光去送。

温新助認為，CPO如同一場系統性硬體架構的轉變，從最上游的晶圓材料與光源，到晶片製程、封裝測試、光學元件與設備，甚至連伺服器與系統組裝都將出現新的需求。

温新助列舉，「矽本身不會發光，因此必須搭配外部雷射光源，這就進一步帶動化合物半導體材料、磊晶與雷射元件的需求；另外，矽光子所使用的也不是一般矽晶圓，而是如絕緣層上矽（Silicon on Insulator；SOI）等特殊晶圓結構。

到了封裝階段，因為光訊號得從晶片中導出，因此還需要進行高精度的光纖對準與黏貼，並使用不同於傳統電子封裝的特殊膠材；後續測試也不再只有電性測試，還必須加入光學測試等等。」因此，從光源、特殊晶圓、光纖封裝，到測試設備與系統整合，都衍生出新的技術門檻與機會。

強強聯手　串成矽光子戰線

臺灣在晶片設計、製造、封裝與系統整合已具備完整產業基礎。然而面對CPO領域，化合物半導體材料、特殊晶圓及光學封裝膠材等關鍵上游材料，目前仍需仰賴進口，除補足上游材料缺口外，如何將國內既有產業能量有效串接，更是箇中關鍵。

為此，經濟部於2024年成立矽光子產業聯盟，希望透過產官學研協作，建立共通的設計資料、封裝介面、測試方法與驗證工具，把原本分散於晶片、光學、封裝、設備與系統端的技術能量放進同一個開發框架，協助業者打造可彼此串接且更有效率的研發基礎，避免資源浪費，並能縮短研發時程。

然而，即便有了共同規格，新技術要真正走向商業化，仍有不少關卡要跨。尤其對中小業者而言，在市場尚未明朗前投入大量研發資源，風險不低；工研院扮演的角色，正是先建立研發、驗證與系統整合能力，協助業者降低前期試錯成本，再逐步把技術推向產品與產線。

可插拔式光纖陣列模組讓光訊號從晶片導入光纖時可保留更多能量。

從老本行到新賽道　傳產抓住新機會

温新助表示，工研院在矽光子領域投入甚早，橫跨了光電元件設計、系統、封裝、精密檢測、設備整合與高速驗測等技術，尤其在光纖封裝上已展現具體成果，晶片與光纖間的耦合損耗可做到約0.5 dB（編按：信號傳輸過程中的功率減少量，數值越低代表品質越好），「相較於業界仍有1 dB甚至數dB的損耗， 已是相當出色，讓光訊號從晶片導入光纖時可保留更多能量。」

不過，工研院的角色並不只技術研發，作為產業智庫與技術法人，還必須從從新技術的發展中看見產業轉型升級的機會。温新助分享，工研院團隊曾與一家位於彰化、原本從事精密定位與相關模組設備的廠商合作。這家公司原本的技術看似與半導體製程完全無關，但隨著半導體製程的發展，他們的技術剛好可以切入CPO的「精準對位」需求。

幾年前，工研院便開始思考，如何協助業者把既有的精密定位能力，進一步延伸到矽光子封裝設備。温新助回憶，當時傳統產業經營並不輕鬆，業者本身也有強烈的轉型意願，因此工研院將過去累積的矽光子開發經驗與相關技術移轉給業者，再由業者結合自身的設備設計與製造能力，反覆調整，讓產品逐步符合矽光子封裝需求。如今，這家公司的產品已打入大型客戶供應鏈，一舉從傳統的設備廠，躍入新一波高速光通訊與半導體產業。

CPO技術要真正量產還有許多大魔王要打。温新助舉例，異質整合與光纖封裝就是其中兩道關卡：光纖必須精確對準晶片中的光通道，在極小尺度下完成連接，同時還要兼顧穩定度與生產效率。他形容這就像從高度精密的半導體製程，再跨進精密機械加工，一旦封裝速度不夠快，產量就會受限，當市場需求放大只能增加機台與廠房，不僅墊高整體資本支出，也未必能及時補上產能缺口。對此，工研院也與封測業者合作，從光學介面與封裝架構著手，希望透過設計與製程調整，進一步提升封裝效率與良率，而不是單靠增加設備解決問題。

整合製造實力　迎戰光電傳輸新局

光源的部分，矽光子技術現行以連續雷射光源為主，而臺灣在雷射源的自主能力較缺，於是也有以Micro LED為光源的相關嘗試。温新助認為，光源的選擇，還是要回到應用場域，兩者是互補，而非完全的替代關係。

「Micro LED對溫度耐受性高，可直接驅動發光，中間不用再經複雜調變，這都是它的優點；但相對上，LED光源傳輸距離短，單顆頻寬也不足，需組成陣列才有實用價值，目前國際上像是微軟MOSAIC架構，就是以Micro LED做光通訊的知名案例。」

輝達（NVIDIA）執行長黃仁勳在GTC 2025大會上，正式吹響矽光子進入商用戰場的號角。隨著資料中心投資持續擴大、GPU算力不斷提升，傳輸量能的躍進可謂大勢所趨；另一方面，大型AI營運商有能力承擔新技術導入初期較高的成本，也讓新技術得以快速跨過商業化門檻，從實驗室走向實際應用。

這波矽光子浪潮對臺灣而言，不僅是單一技術的演進，更是一場橫跨材料、精密光學、設備到先進封裝的團體戰。臺灣站在AI改變全產業的起點，累積多年的光電製造與整合實力，已躍上世界的舞台，正待大顯身手。

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