有一項技術，它讓 IBM 早在 20 年前就積極投入，稱霸 CPU 市場多年的 Intel 也早已投資這項技術超過10年的時間，中國更是將它視做半導體發展突圍的武器，而以色列也把它列為其國家科技發展重要項目之一。

這項技術對一般人而言顯得陌生，但卻吸引 Apple、NVIDIA、台積電等巨頭公司近年來陸續投入研發打造，它就是集 20 世紀兩大最重要的發明「矽積體電路」與「半導體雷射」大成的「矽光子」。

根據市調機構 Yole 的預測，矽光子市場（以裸晶計算）規模將從 2021 年的 1.52 億美元，在 2027 年攀升至 9.27 億美元，對於許多已經進入發展高原期的領域而言，矽光子市場才正要起飛，其年複合成長率達到 36%，無疑是讓業界看重並起而投入的一大原因。

帶動矽光子技術發展，並且成為新興潛力市場的一大原因，是來自光通訊的需求。延續摩爾定律越來越困難，但資料傳輸效率與運算效能需求卻仍快速增長的情況下，透過半導體製程整合光電元件，不僅能提高元件密度、增加整體操作效率、減少耗能，還能達到有效降低成本的效益。

「這是個革命！」投入矽光子研究領域已長達 10 年的國立中山大學光電系教授洪勇智是這麼看矽光子技術帶來的變革。他以過去 30 年，一般家用網路從撥接，發展至 ADSL，再到光纖為例說明科技的演進反映了各式應用驅動的頻寬和網速需求。

更何況，如今在 AI 的驅動下，各項網路應用全面開展，對於資料傳輸、存儲、運算速度已不能同日而語，科技巨擘們不斷追尋著更高速、更節能的技術與產品，也使得雲端運算和超大規模資料中心大規模對矽光子技術有了爆發性的需求。

以矽光子的應用領域來看，用於上述超大規模資料中心的收發器 (transceivers) 正是目前需求量最大的領域，以 Yole 的預估來看，2021 年的規模約為 1.48 億美元，佔整體市場比重超過九成。

儘管，由資料中心需求驅動的光通訊領域，是目前矽光子應用最大市場。但矽光子能讓全球科技業巨頭紛紛投入，它的應用市場絕不僅僅於此。

「矽光子技術可望帶來的突破還包括更精準、敏感的生物分析和檢測」，工研院電子與光電系統研究所組長方彥翔是這麼說。而他所說的生物分析和檢測，其中最受市場引頸期待的應用就是血糖偵測。

在穿戴型裝置上搭載血糖偵測功能是各大科技公司正在努力的目標，蘋果正是其一。為了開發這項功能，蘋果曾與英國矽光子新創公司 Rockley Photonics 合作開發，後來歷經終止合作關係，以及 Rockley Photonics 於今年初申請破產後，蘋果傳出在非侵入性血糖偵測功能上取得大進展。

根據 Bloomberg 的報導，蘋果採用的正是矽光子技術，技術原理為透過雷射發出特定波長的光，照射到皮膚下組織被葡萄糖吸收的區域，並且反射回感測器，顯示出葡萄糖的濃度。而此矽光子晶片與感測器則被報導將委由台積電製造。

從感測的應用來看，矽光子在自駕車與無人機應用的領域也同樣受到關注。光達 (LiDAR) 的高感測精準度被視作自駕車發展的關鍵，但目前的發展卻仍受限於成本高昂與技術複雜程度，未來若應用矽光子技術，預期將可以有效縮小搭載在電動車上的元件體積並且降低成本。

另外則是運用無人機的高階陀螺儀，過往因為體積龐大加上成本昂貴，沒有辦法搭載在一般商用無人機上，若透過採用矽光子技術，光纖陀螺儀將可望大幅降低成本與體積，未來可望在消費型無人機裝置上看到光纖陀螺儀的採用。

此外，量子計算和通信的發展也可望由矽光子推動，從 Yole 的統計來看，矽光子的應用領域中，光子運算 (photonic processing) 將從 2021 年幾乎不存在，到 2027 年竄升至矽光子第二大的應用領域，和消費者健康相關的市場則會躍升至第三大應用領域，其他具強力成長動能的還包括目前台廠積極開發的 co-packaged engines、免疫分析 (immunoassay)、光互聯 (optical interconnects)等領域。

▲ 矽光子技術應用市場成長預估。（Source：Yole）

哪些大廠已經卡好位

事實上，這個看起極具潛力且正準備高飛的技術，是由 IBM 帶頭，爾後不少企業、研究單位、學術界紛紛投入 20 年的成果，其中，Intel 是最快推出量產產品，市佔率甚至達 5 成的龍頭企業。而 Leti、Imec、Ime 則是深耕這個領域許久的研究單位；在設計端則有被 NVIDIA 投資的 Mellanox、被 Cisco 收購的 Luxtera 與 Acacia、Finisar、Avago 等公司投入研發。

在晶圓製造的部分，以 GlobalFoundries 的投入最早，台積電則在近年來積極布局相關技術，2017 年與 Luxtera 共同開發新世代的矽光子技術，爾後也在封裝段也布有 COUPE（compact universal photonic engine，緊湊型通用光子引擎）矽光子晶片異構集成技術。而封測大廠日月光也在相關技術布局了 20 年之後，在去年正式推出 CPO 裝技術，並且成功進入博通矽光子產品供應鏈。

中國對於矽光子產業的投入也不容小覷，因為矽光子晶片製造可以沿用半導體既有十分成熟的 CMOS 製程與機台，且主流製程落在 45 到 90 奈米，這對擅長 IC 設計但製程相對落後的中國半導體產業而言，反而視之為其推動區域半導體內循環策略的最佳致勝捷徑。就以在全球進行併購的華為為例，其併購標的包含了英國集成光子研究中心 CIP Technologies、比利時矽光技術開發商 Caliopa。中國政府甚至在武漢設立了東湖高新區光電園，全力打造矽光子相關技術。

對於擁有半導體製造完整產業鏈與先進製程優勢的台灣而言，雖然前十年投入矽光子技術研發的廠商有限，但近年來半導體製造供應鏈正低調地卯足全力投入這項技術研發，希望能在矽光子技術上再度複製半導體成功模式。正如日月光研發副總洪志斌所言，矽光子無疑將是「一大技術槓桿、同時也是新興應用的新支點，能夠觸動出新型態與新世代的資料中心，並且帶動各種新興資料密集型應用」的重量級技術。台灣供應鏈能否成功急起直追、成功抓住下一波成長契機，現在正是關鍵。

（首圖來源：Google）