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矽光子發展關鍵:突破封裝與材料障礙
實現光電融合的3D封裝

【作者: 盧傑瑞】   2023年08月21日 星期一

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在光電子融合中,矽光子學發揮著核心作用。矽光子學是一種利用CMOS製程技術,支援半導體工業在矽基板上整合光接收元件、光調變器、光波導和電子電路等元件的技術。負責轉換光訊號和電訊號的光收發器,和積體電路晶片的混合,已逐漸轉變為近封裝光學元件和共封裝光學元件。最終的光電融合是3D共封裝光學,即三維整合。可以毫不誇張地說,基於矽光子的光電子融合,將會是未來計算機系統和資訊網路的關鍵技術。


提高晶片的處理速度,對於提高計算機性能至關重要,但由於簡單的小型化和高積集度有先天性的限制,因此平行處理器架構和3D電路結構的發展正被半導體產業所關注。這樣的技術發展帶動了晶片間所需訊息傳輸頻寬的增加,預計2025-2030年對頻寬的需要將超過10Tbit/s。然而,傳統電線的傳輸速度有10Tbit/s左右的限制,而且功耗也是一個嚴重的問題。


所以為了突破頻寬限制和功耗的障礙,高科技產業對光電融合的期望越來越高,這使得光訊號和電訊號密不可分。光電融合預計將擴展到連接服務器中CPU的佈線、連接CPU和電路的I/O,甚至CPU內部的佈線。圖一顯示了電氣佈線和光佈線的功耗與傳輸距離的關係。同時可以看發現,當傳輸頻寬增加時,即使距離很短,光佈線也變得更有優勢性。
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