不只矽光子！全球大厂杀进1当红产业 这族群光速起飞

拜生成式AI大量运算需求之赐，发展数十年的矽光子技术，终于熬出头！（示意图/shutterstock）

拜生成式AI大量运算需求之赐，发展数十年的矽光子技术，终于熬出头！英特尔、博通、思科之外，包括辉达、台积电、日月光也看好投入，随着800G交换器明年加速导入，矽光光收发器供应链及CPO正迎来黄金投资期。

如果能提供一个良好的矽光子整合系统，就能解决能源效率和ＡＩ运算能力两大关键问题」，台积电副总余振华日前公开表示，凸显矽光子技术必须从之前的束之高阁，转而加速发展。紧接着台积电在九月初的SEMICOM大展中，首度介绍矽光子平台解决方案「ＥＰＩＣ」，将运用其独特的3DFabric技术达成2.5D+3D封装，供光学I/O小晶片设计及共封装光学（ＣＰＯ）使用；去年就推出VIPack先进封装平台支援ＣＰＯ技术的日月光投控，营运长吴田玉则在SEMICOM大展中受访呼吁，台湾半导体产业应积极从已具备优势的积体电路（ＥＩＣ）领域，跨域布局积体光路（ＰＩＣ）和矽光子技术，矽光子技术及ＣＰＯ封装瞬间在台股市场声名大噪，延续至今。

全球大厂跨足火力全开

不管是矽光子技术或是ＣＰＯ，在科技产业界其实都不是新鲜事，国内外大厂技术开发行之有年，全球矽光子技术发展翘楚的英特尔，在矽光技术收发模组研发已经发展了三十年，并在二○一九年成功并购Barefoot取得交换器ASIC与相关光收发器模组技术后，如今英特尔除了拥有四○○Gb/s光纤收发器解决方案，并计划将自家ASIC或FPGA产品应用于Switch IC，甚至计划将矽光子解决方案扩大至车用市场，并于二○二五年将其应用在Mobileye的光学雷达，成为目前矽光光收发器模组技术龙头厂家。

网通交换器龙头大厂博通（Broadcom）自二○一四年推出首款Tomahawk产品，采用28nm制程以支援3.2Tbps，到去年51.2Tbps新型网路交换机上市后，新款晶片组速度已成长十六倍，电力需求降低九五％，运算力增加、耗能也大幅降低，当时博通就预期可插拔光学收发器将会朝向共同封装光学元件（ＣＰＯ）技术转换，然由于ＣＰＯ需要高度技术敏锐度，使得这项技术预料将会局限在英特尔、博通、思科等少数具有高度垂直整合厂家上。

今年五月，考量数兆参数的生成式ＡＩ模型正在加速对矽光子平台的需求，ＧＰＵ大厂辉达（Nvidia）宣布加码投资在ＣＰＯ已有一定研发实力的矽光子新创公司Ayar Labs，直接跨入矽光子技术布局，全球一军大厂都火力全开，让矽光子及ＣＰＯ产业发展一时成为当红炸子鸡。

矽光光收发器需求暴风成长

不过，现实要考量的是，英特尔发展矽光子计划长达三十多年，专利绵密，各大厂想要跨足，要如何避免侵犯智财权，是项考验；再者，由于全球交换器市场主要受到博通把持，Marvell则在资料中心业务的ＤＳＰ（数位讯号处理器）市场占据主导地位，都限缩了台厂及后进者的发挥空间，但光收发器的ＩＣ需求则因为资料中心交换器的规格提升跟着大幅成长，是台厂可以积极着墨的领域，台积电与日月光领军跨入ＣＰＯ封装，台厂的胜算也大幅提高。

过去，矽光在资料中心内应用以二○○～五○○公尺距离传输为主，一○○公尺以下的传输则以VCSEL为主，因应资料中心伺服器到伺服器短距离或延伸至机柜到机柜长距离的高速传输需求，高阶交换机矽光子光纤模组的需求量跟着放大。

当训练ＡＩ模型时，大量数据在伺服器间传输，Switch是资料交换的节点，为了避免资料在伺服器间传输时造成瓶颈，Switch朝向高速发展已经是不可避免的趋势，目前四○○Ｇ已是资料中心Switch主流，今年微软、Meta则已小量跨入采用八○○Ｇ，预期二○二五年八○○Ｇ将取代四○○Ｇ成为资料中心Switch应用主流，矽光子技术亦将随着超大规模资料中心的采用进入高需求成长期，研调机构Yole指出，收发器（Transceiver）正是需求量最大的领域，预估矽光子技术封装的收发器市场将在未来十年快速成长至六○亿美元的市值。

然技术的进程非一蹴可几，渐进发展过程中，光收发器亦将出现新的技术变化。交换器进入八○○Ｇ规格应用后，旧有的铜线传输渐渐出现频宽不足、信号衰减、高能耗等问题，进而限制了八○○Ｇ交换器的发展，加上传统Transceiver采用CMOS电路制程及VCSEL、DFB、EML等多种雷射晶片材料，多通道让光路设计更加复杂，也降低制造良率，ＤＳＰ（负责讯号调制／解调，是Transceiver中单价及耗能最高的元件）与Re-Timer耗电耗能问题跟着浮现。

联亚搭上最快速列车

为了解决高速传输的耗能问题，又要兼顾制造良率及成本低的优势，结构大幅简化的矽光Transceiver相较传统Transceiver具有体积小、良率高、成本低的优势，将随着八○○Ｇ交换器时代的到来，快速放大市场规模，而为了降低ＤＳＰ的耗能损耗，ASIC晶片中的SerDes（解序列器）可以驱动Transceiver进行讯号补偿，并降低Transceiver耗能三到五成，也同时降低Switch的系统耗能，以达到延续Transceiver寿命，这项线性直驱可插拔（Linear Drive Pluggable Optical; LPO）光学技术，被视为是Switch采用ＣＰＯ技术前的节能手段。

ＣＰＯ技术在二○二○年被展示后，到今年才被确认概念可行，预计待224G SerDes技术发展成熟、网路交换器进一步往一．六Ｔ迈进时，高频、高速讯号在线路中传输的耗能大增下，就有必要缩减ASIC晶片到Transceiver的距离，光电转换结构整合至Switch ASIC周边的这个过程就是ＣＰＯ，从目前业界的研发进度来看，ＣＰＯ预计会在一．六Ｔ或更高的速度才会导入，一般预估，二○二五年将开始量产测试，二六～二八年才有机会大量采用，届时Transceiver也将逐渐被取代，这个趋势下，先进半导体封装及矽光元件将成为最大的受惠者，而这也正是台积电、日月光必须磨刀霍霍之所在。

ＣＰＯ概念在今年被验证可行，落地时间虽然言之过早，但八○○Ｇ新传输革命已到来，矽光零组件厂今年来已感受到市场的开始起飞。与英特尔合作多年的雷射磊晶片厂联亚，无疑是矽光子市场开始起飞的最大受惠者。受益于ＣＳＰ客户积极发展ＡＩ，对八○○Ｇ矽光产品需求强劲，联亚一月已开始出货矽光雷射磊晶片给ＣＳＰ客户，在八月法说会上更直言，矽光磊晶片全球能提供的厂家只有二到三家，相对寡占，八○○Ｇ订单能见度已直达明年上半年，今年到明年矽光磊晶片营收将成长逾倍，联亚正搭上矽光子起飞的最快速列车。

惟联亚今年受到苹果３Ｄ感测磊晶片产品改朝换代影响，消费性产品营收流失，致今年营运跌至谷底，预计要到明年苹果新款手机重新更改设计采用后，营运才能重回成长轨道，但联亚在矽光雷射磊晶片的寡占供应优势，全球ＣＳＰ厂可望先后加入采用下，已让联亚在高速矽光传输市场占有一席之地。

矽光子市场即将光速起飞，亦连带拉动国内光纤收发零组件及模组厂包括联钧、众达ＫＹ、华星光、上诠、波若威等厂商未来的营运成长想像空间，交换器龙头大厂智邦的受惠程度亦不在话下，后文将进一步分析。

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《先探投资周刊2267期》