半导体新黑马！硅光子为何爆红 2大惊人需求背后助攻

随着资料的传输量日益增加，交换器升级趋势明确，CPO相关概念股受到市场追捧，虽然目前相关技术仍在起步阶段，但预计在未来五年将迎来快速成长。

在今年九月举行的二○二三台湾国际半导体展中，台积电、日月光投控高层分享硅光子技术（Silicon Photonics）的进度，硅光子一跃而成市场热门话题。根据国际半导体产业协会（SEMI）指出，全球硅光子市场规模将从二○二二年的一二六亿美元，成长至三○年的七八六亿美元，年均复合成长率达二五．七％，而ＡＩ产业将扮演硅光子产业成长的重要推手，由于各项网路应用全面展开，对于资料传输、储存、运算速度已不可同日而语，各大科技巨擘不断追寻更高速、更节能的技术与产品，也使得云端运算和超大规模资料中心对硅光子技术有了迫切的需求。

光比电传输更有效率

过去，「积体电路」是将上亿个电晶体微缩在一片晶片上，进行各种复杂的运算，而硅光子是一种「积体光路」，是电子与光子结合的技术，将光路微缩成一小片晶片，晶片内的线路皆使用可导光材质，这些线路被称为「光波导」，而光可以在光波导中进行传输，从而实现高速率、低功耗的数据传输，而硅光子技术的最终愿景是全面以光讯号代替电讯号，被视为是新一代半导体技术，不过目前实务上仍有许多问题仍待克服。

在目前的资料中心里，资料传输是透过可插拔式光收发模组将晶片的电讯号转换成光讯号，再藉由光纤传送至资料中心其他的交换器、伺服器当中。而在光收发模组中，会需要光接收器来接收光讯号，转换成电讯号后，还需要放大器来将电流信号放大。

截至二○二一年底，全球已有七二八个超大型资料中心，根据Synergy Research Group公布的数据显示，预估到二六年全球超大型资料中心数量将达一二○○座，而美国将成此类设施的最大单一市场。随着生成式ＡＩ逐渐商用化，ＡＩ伺服器在模型训练阶段需在资料中心内部进行大量运算，此外也要求极高的资料传输速率，若是藉由传统可插拔式光收发模组的方式进行资料传输会面临严重的讯号损失，并延长模型训练时间导致耗电量增加，根据博通（Broadcom）公布数据显示，若採用传统可插拔式光收发模组，以铜线为媒介在ＰＣＢ上传递，当讯号传输速度上升至二○○Ｇ时，讯号损失将会超过每公尺可以接受的损耗量约二○ｄＢ，也就是讯号的衰减量达一○○倍，为了提高传资料传输速度，且避免讯号流失，将传统光收发模组中光通讯元件与交换器晶片整合，减少资料传输路径的共同封装光学技术（Co-Packaged Optics; CPO）成为各大半导体厂的兵家必争之地。

ＣＰＯ由网通ＩＣ大厂主导

目前ＣＰＯ技术主要由美国交换器ＩＣ设计大厂所推动，包括Broadcom、Nvidia、思科（Cisco）等，而现阶段以Broadcom的技术最为领先，且在交换器（Switch）市场上拥有高度话语权。

Broadcom强项主要在网通领域，专门研发交换器、路由器ＩＣ，客户包含一般硬体品牌商、电信服务供应商（如AT&T、Verizon等）以及超大型资料中心（如Microsoft、Amazon、Meta、Google与阿里巴巴等）。而根据终端应用的不同，Broadcom产品又可分为以下三中，分别为针对超大型资料中心，提供最大化频宽的Tomahawk、针对企业用户的Trident与专为ＡＩ工作负载设计的Jericho。

Broadcom在近年接连推出频宽达25.6Tbps的Tomahawk 4与频宽达51.2 Tbps 的Tomahawk 5交换器ＩＣ，Broadcom表示，一台配备有Tomahawk 5的交换器将能替代四八台搭载Tomahawk 1的交换器。由于Broadcom在Tomahawk 4、5 均推出使用插拔式光收发模组与ＣＰＯ封装技术的版本，而ＣＰＯ与插拔式光收发模组技术不同，是将光引擎、交换器晶片、ＲＦ晶片等共同封装，减少过去讯号传输需经过多个媒介，包含连接器、ＰＣＢ、ＩＣ载板等，进而降低讯号与能量的损失。（全文未完）

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