晶片封装、检测与光源整合将是硅光子技术的关键
【东西讲座】于4月22日针对「硅光子晶片的今生与来世」为题技术探讨，邀请国立中山大学光电系教授洪勇智博士前来演说，一同揭开硅光子晶片今生与来世的神秘面纱。...
由CTIMES主办的每月【东西讲座】，于4月22日（五），针对「硅光子晶片的今生与来世」为题技术探讨，当日以实体与缐上直播方式进行，特別邀请国立中山大学光电系教授洪勇智博士前来演说，一同揭开硅光子晶片今生与来世的神秘面纱，现场吸引了满座的产业人士亲赴交流。
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随着世界对于光纤接取网路与资料中心的速度需求不断上升，传统电力的数据运送速率已达瓶颈，而传输距离更远、沒有实体缐路干扰、沒有讯号衰减问题的光，成为最新技术硅光子的关键元件，整合于奈米等级的积体化晶片上，实现高速光电转换功能，大幅降低模组功耗、体积和成本。
硅光子（Silicon Photonics）简而言之就是将光通讯技术放入IC里面，利用晶圆厂先端CMOS制程技术实现高密度积体电路，以低成本的方式在单一微晶片中实现复杂的光电系统与功能，整合光纤通讯和硅基积体电路的技术平台，使用标准EDA tool进行积体电路设计。
而硅光子技术的优势，在于整体光学系统体积非常庞大，基本元件包含透镜、反射镜、极化片、滤波器、阀门，须由光学桌组合基本元件，可将越来越复杂的光学系统微缩化，目前主要应用于资料中心、自动驾驶、5G、电信、高效能运算、医疗传感器、航空、国防。
洪勇智博士带领积体光电元件实验室，于2017年与台积电签订八年硅光子合作计画，共同合作跨领域知识，并在科技部硅光子旗舰计画的补助下，成功在硅光子平台实现世界第一颗应用于IFOG之战术型硅光子陀螺晶片，并整合光源与光纤缐圈以外所有元件于单晶片上，大幅降低系统成本。
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电路上的元件，例如电阻、二极体、电晶体等皆个別制造，再利用导缐或是印刷电路板（PCB）做连接，称为离散电路（Discrete Circuit），它的优点在于高弹性、可以处理高功率输入与输出、达到低温度系数、变换电路参数， 缺点是元件组装费时且体积大、人力成本高、可靠度较差、更换失效元件不易。
而一个积体电路（Integrated Circuit）可包含上千个电子元件整合于一半导体晶片的表面，藉由完整封装后可将复杂的系统制成体积小、高可靠度并可大量生产，设计简化后即降低成本、低功率消耗、增加操作速度，缺点在于无法更换参数、整合高电容、产生高功率输出。
台湾具备制程能力 缺乏光电元件佈局经验
洪勇智博士表示，半导体产业一直维持成长稳定，在5G、AI人工智慧、深度学习、虚拟实境、资料中心、云端运算伺服器、汽车及工业等大趋势下，新的应用需求不断出现，市场上对于半导体晶片的需求非常强劲。
他进一步表示，2021全球超过一兆个半导体装置出货量，产值可突破5000亿美元，1978年至2021年，半导体产业年度成长率CAGR为8.6%，表示持续有新市场的产生，且这些新市场都需要半导体，预测未来几年可望持续成长。
台湾优势在于具有领先国际的半导体设计、制造、封测等技术，上中下游供应链完整，于全世界晶圆代工市占率光台积电就有五成，硅光子的光电晶片可整合多重感测器、结合软硬体，带动产业创新应用，整体产业链正在形成中，但缺乏光电元件设计、布局知识与经验。
近期新思科技（Synopsys）与瞻博网路（Juniper Networks）成立硅光子合资企业，主要目的为推出开放性硅光子解决方案，而慧与科技（HPE）也与硅光子公司Ayar Labs合作，开发商业化技术，随着硅光子积体电路越来越受到广大的注目，国内外晶圆厂相继投资开发其平台与制程技术。