瞄準逾70億美元市場大餅！SEMI號召百家業者成立產業聯盟，從設計到製造為矽光子落地找出關鍵解方
隨著AI、高速運算與資料中心需求暴增的驅動，半導體產業也正從成本、耗能與表現上尋求更好的解決方案，而矽光子（Silicon Photonics, SiPh）技術正是產業積極關注的焦點之一。 有鑑於矽光子技術是半導體產業下一個發展重點，國際半導體產業協會（SEMI）旗下矽光子產業聯盟（SEMI Silicon Photonics Industry Alliance, SiPhIA），為協助台灣業者把握未來趨勢，不僅邀請國內外講者齊聚，從系統架構、模擬平台到封裝測試等角度，描繪矽光子關鍵技術的產業藍圖，繼去（2024）年9月推動成立矽光子產業聯盟後，更在今年宣佈由SEMI領軍，攜手台積電、日月光等百家企業，成立「三大技術專案小組（Special Interest Groups, SIGs） 」，以整合多方專業力量，制定產業標準、加速技術創新與商業化應用，搶攻2030年上看78.6億美元、年複合成長率達25%的矽光子市場。
三大技術專案SIGs正式啟動，串聯上下游開啟矽光子新篇章
SEMI 全球行銷長暨台灣區總裁曹世綸表示，SEMI 矽光子產業聯盟是以台灣半導體產業為核心，匯聚超過 110 家海內外頂尖廠商，發展出全球規模最大、產業架構最完整的矽光子國際技術協作平台。聯盟橫跨上中下游，整合跨企業、跨領域的專業資源，致力於為全球技術創新突破提供動能。同時，聯盟也正式啟動三大 SIGs，推動關鍵技術的創新突破，加速標準制定進程，盼攜手解決技術碎片化的挑戰。 台積電副總經理暨矽光子產業聯盟共同會長徐國晉，以及日月光半導體副總經理暨矽光子產業聯盟共同會長洪志斌皆提到，將發揮彼此在矽光子技術研發的強項，並積極與聯盟成員合作，透過 SIGs 跨組專案的推進並共享資料庫，在符合市場需求的前提下，加速特定技術挑戰或應用場景的落地，突破矽光子技術瓶頸。工研院副所長駱韋仲也分享到，目前整體發展藍圖將從傳輸速度100G、200G到400G持續邁進，縱使採用規格架構各有不同，但「可插拔」仍為目前主流；同時，將從國際趨勢中學習並結合在地技術實力，打造具可信任的平台。 此次SIGs三大技術專案小組，分別為SIGs1「系統、次系統與矽光子技術發展」、SIGs2「先進封裝與測試」、SIGs3「設備與製程自動化」，推動關鍵技術的創新突破，加速標準制定進程，盼攜手解決技術碎片化的挑戰。其中，SIGs1將聚焦在矽光子晶片的設計、製造和整合等矽光子未來技術發展趨勢，完善矽光子產業生態圈；SIGs2則專注於異質整合與共封裝光學應用封裝及測試技術，推動光學與電子整合；至於SIGs3將投入製程自動化，涵蓋組裝、檢測技術及相關設備與創新應用。 這三大技術專案小組亦環環相扣，各自發揮技術所長，共同推動矽光子發展。面對矽光子被視為下一代訊號傳輸的關鍵技術，SEMI也邀請到來自全球具代表性的企業與單位，從不同角度切入提供矽光子發展多元的觀點與策略。
從設計、驗證、製造著手找解方，矽光子技術加速往前邁進
在矽光子技術邁向產業化的進程中，許多企業面臨模組尺寸大、功耗高與封裝複雜等痛點，難以符合AI資料中心對高速、低耗且具維修性的模組需求。NTT Innovative Devices總經理 Shin Kamei 指出為突破限制，NTT提出「PEC（Photonics Electronics Convergence）」整合架構，透過將光子元件與數位訊號處理器（DSP）等電子元件整合封裝，不僅大幅縮小模組體積亦能降低功耗與提升整體頻寬效率。他強調，PEC不只是設計概念，而是可真正支援從400G到1.6T等高速模組的量產架構。NTT也展現其在BGA封裝、wafer-level組裝與模組維修性設計方面的成熟技術，並特別針對AI資料中心提出具備SMT相容性與模組化設計的商業化解方，為共同封裝光學（CPO）的普及化鋪路。 而Ansys首席應用工程師陳奕豪則表示，CPO技術雖被視為解決高頻寬與低功耗傳輸瓶頸的關鍵，但其在電、光、熱等多物理層面高度耦合，使得設計驗證與封裝整合變得異常複雜。作為工程模擬軟體和技術研發業者，Ansys透過整合旗下的 Lumerical、RedHawk-SC、RaptorX、Zemax 等模擬工具，打造一個橫跨光子晶片、電源完整性、熱管理與封裝驗證的全流程平台。他說目前也與台積電合作，將這套模擬系統應用在台積電COUPE，從 wafer level 到多晶片堆疊都能進行精確模擬，透過物理模擬方式有效加速從設計到量產的過程，協助企業精準控管設計風險，突破開發效率與良率的雙重限制。 不只是技術，從封裝測試的角度也預見矽光子推進的挑戰。ficonTEC客戶經理陳穎說到，從光電測試整合到技術門檻、製程資料追溯與擴充皆有難度，而ficonTEC則打造一套涵蓋從 wafer 級檢測、模組組裝、O/E 測試到自動對位的模組化自動化平台，並內建 AI 演算法與數位分身（digital twin）系統，讓用戶能實現即時參數監控與預測性維護。該平台不僅支援100G到1.6T不同模組的量產需求，亦具備彈性切換客製化流程的能力，協助企業從NPI快速過渡到HVM。
SEMI串連全球供應鏈，打造矽光子生態圈
在台灣擁有全球第二座具備光機電與矽光子研發能量的技術整合中心的日商駿河精機，很早就為矽光子發展做準備。亞太區暨台灣區總裁吳堂榮表示，由於CPO與SiPh模組走向量產時，會面臨μm等級的對位精度要求、模組流程碎片化，以及設備與人力成本高昂等挑戰，而日商駿河精機提出Opto-Mechatronics解決方案，將光學模組（如FAU、Lens Array、光纖）與高精度機構平台（如多軸對位模組、V-Groove基座、雷射量測技術）整合，解決關鍵「耦合精度」與「產線自動化」挑戰，加速矽光子量產的進程。 最後，LightCounting 創辦人兼執行長Vladimir G. Kozlov從市場觀察與系統設計角度切入提到，從過去25年來以太網光模組的市場發展，讓AI與高效能運算帶動GPU的需求大量產生，也凸顯出現有光模組的體積、功耗與部署密度已達極限，而CPO（共封裝光學）技術正是唯一能夠在高密度、多櫃AI系統中提供低功耗、高頻寬、可擴展性光連接的方案，他同時也認為，採用矽光子調變器的光收發模組市占率，將從2024年的30%提升至2030年的60%，產業將走向傳輸效率與能源效益的全面升級。 「我們正站在產業發展與市場轉折的關鍵路口，」曹世綸說，為協助台灣能在全球科技賽局中搶佔先機，SEMI也將秉持著第三方平台的角色，扮演產業整合與創新推進的幕後推手，助攻半導體產業鏈迎向世界的舞台，更期待來自光子積體電路（PIC）、電子積體線路（EIC）以及系統端（Datacenter owner）等不同領域的成員加入，壯大產業鏈上下游的多樣性，強化聯盟研發契合市場之技術發展，以期打造完整的矽光子產業生態圈。
文章來源: SEMI 國際半導體產業協會
