儘管今年全球半導體產業受到高利率、通膨等不利因素影響表現疲弱,但業界巨頭台積電(2330)仍在新興半導體領域「矽光子晶片」大力布局,瞄準明年的商機。據報導,台積電不但積極推動矽光子技術發展,更與博通(Broadcom)、輝達(Nvidia)等大客戶洽談,合作開發應用矽光子技術的新產品。雙方計劃生產新一代矽光子晶片,涵蓋7nm至45nm製程,預計2024年下半年就可獲得首批訂單。
根據台積電副總經理余振華表示,良好的矽光子整合系統不但可解決AI的能源效率與計算力這兩大難題,更將推動半導體發展邁入嶄新的階段。他認為,要運行大型語言模型和其他AI計算,必須具備強大的計算能力,而更先進、更集成的矽光子系統正是關鍵驅動力。
那麼,矽光子技術的優勢在哪裡呢?我們知道,積體電路將數十億個電晶體微縮在晶片上,進行運算。而矽光子技術,是在矽晶片中將「電訊號」轉換為「光訊號」,實現電與光訊號的傳輸。
相較於傳統使用銅導線的電子傳輸,光子傳輸的優勢有二:
此外,相較於銅線,光子傳輸也可降低傳輸的能量消耗與產生的熱量。這對電腦數據中心的散熱有積極意義。
由此可見,利用矽光子技術,可大幅提高計算與傳輸速度,並降低能耗,解決目前電腦發展中的瓶頸,因此被視為新一代半導體的重要技術方向。
事實上,矽光子技術已成為半導體產業的一個熱點。英特爾、思科、IBM等公司都在矽光子領域展開布局。2021年,輝達以69億美元收購Mellanox,就是看好其光纖網絡技術在資料中心等領域的應用前景。
目前,矽光子技術在數據中心光通訊等場景已初步商用。隨著800G乃至更高速的傳輸需求出現,功率和散熱問題將日益嚴峻。預計矽光子技術在解決這一問題上,將發揮更大作用。
業內分析,矽光子確實是未來發展的必然趨勢,其在數據中心、超級計算、自駕車、國防等系統中的應用前景廣闊。但要實現商業化,仍有技術障礙需要攻關。具體而言:
綜上所述,矽光子技術將推動半導體產業的新一輪變革與升級。台積電押注這項新興技術,有利其維持在先進製程的領導地位。下一步,研發生態的持續完善將是實現矽光子技術商業化的關鍵。期待未來幾年,在產業鏈各方共同努力下,能看到矽光子晶片的量產與應用不斷擴大,進而驅動半導體產業及信息技術的發展。
