技術_矽光子｜Stock LLM Wiki

定義

矽光子（Silicon Photonics，SiPh）利用 CMOS 相容製程在矽晶片上製造光學元件（波導、調變器、光偵測器、光柵耦合器等），將光電訊號轉換整合於晶片層級，是 CPO（Co-Packaged Optics，共封裝光學）的核心底層技術。矽光子晶片（PIC，Photonic Integrated Circuit）通常與 EIC（Electronic IC）共同封裝，構成光電引擎（OE Engine），再整合至 AI 交換器或伺服器機架中。

圖解

圖說：Scale-Up CPO 架構示意——光訊號在 CPU/GPU 旁的 OE 中即轉換，跨機架傳輸採光學路徑，大幅減少 O/E/O 次數並降低功耗延遲（來源：CPO Scale-Up 研討）。

圖說：NVIDIA 2026–2028 CPO 路線圖——Vera Rubin NVL576 採 optical scale-up，Rosa Feynman NVL1152 走 CPO-based optical scale-up（來源：CPO Scale-Up 研討）。

技術原理

功耗瓶頸驅動矽光子導入

AI 資料中心頻寬升級後，功耗成為傳輸的最大瓶頸：

1.6T 時代：單一插拔光模組功耗約 5W，LPO 與 CPO 差距約 5W
3.2T 時代：單一模組功耗可達 10W，LPO 與 CPO 差距擴大至約 10W，資料中心無法接受額外發熱，3.2T 以上世代幾乎必然走向 CPO

驅動力：去除 DSP（DSP 耗電高）、縮短光路、利用矽光子整合調變與偵測功能。

架構演進路線

可插拔模組（含 DSP）
    ↓（移除 DSP，降低功耗）
LPO（線性驅動可插拔模組）
    ↓（光電引擎移至 ASIC 旁，縮短距離）
CPO（共封裝光學）

互連距離分層

傳輸距離	應用架構	核心技術
遠距離（20m–2km）	Rack-to-Rack（機架間）	矽光子 + 調變器（MZM/MRM/EAM）
中短距離（0m–20m）	Board-to-Board（板對板）	Micro VCSEL + Array-based OE
極短距離（<1m）	Chip-to-Chip（晶片間）	Micro LED 光互連

調變器（Modulator）技術比較

調變器類型	尺寸	優點	缺點
MZM（馬赫曾德）	~5,000 μm	線性度佳、PAM4 支援	體積大，占用 CPO 空間
MRM（微環形調變器）	~10 μm	體積極小，可高密度 WDM	溫度敏感（需 TEC 控溫）、頻寬窄
EAM（電吸收調變器，鍺矽）	50–100 μm	功耗低、損耗小	PAM4 線性度差

台積電標準 MRM 在損耗 <2 dB 限制下可用頻寬僅 ±1 nm；光循科技（工研院衍生新創）開發優化型微環，在 13 nm 頻寬下損耗 <2 dB，大幅降低溫度控制需求；下一代 EAM（鍺材料）預計 2029 年推出，可達單通道 400G 以上。

光耦合（Coupler）技術比較

耦合器類型	耦合損耗	優點	缺點
光柵耦合器（Grating Coupler，GC）	約 1.5 dB	可晶圓級測試（探針從上方射光）、製程容差大	波長敏感、Insertion Loss 高
端面耦合器（Edge Coupler）	<1.0 dB	插入損耗低、頻寬寬	對準公差極低（<0.5 μm）、無法晶圓測試、浪費面積

市場主流趨勢：GC 逐步成為主流（製程與組裝容差優於 EC、可晶圓級測試）。Broadcom Bailly（TH5）官方明寫採「高密度邊緣耦合光纖貼附」量產；第三代 Davisson（TH6）改用 TSMC COUPE（平台同時支援 GC／EC），官方未揭露耦合型式，「轉向 GC」目前為市場說法待證（見 web_CPO光纖耦合方式_官方原文查證_20260929）。另 Edge Coupler 並非只能單通道，限制在一維排列與測試性。

CPO Scale-Up 架構與元件需求

圖說：Scale-Up vs Scale-Out 架構對比——導入 Scale-Up CPO 後，機架內每個 compute tray GPU 旁均裝 OE，光學元件總用量約為純 Scale-Out 模式的 5 倍（來源：CPO Scale-Up 研討）。

元件用量推算（Scale-Up CPO）

假設一個 compute tray 含 4 顆 GPU：

元件	GPU : 元件比例	4-GPU tray 用量
OE（光電引擎）	1 : 2	8 個
FAU（光纖陣列單元）	1 : 2（與 OE 一對一）	8 個
ELS（外部雷射源）	1 : 0.5（一個 ELS 服務 4 個 OE）	2 個

Scale-Up 對比 Scale-Out 的 5 倍效應

從純 Scale-Out（TOR 交換器裝 CPO）切換到「Scale-Up + Scale-Out 都用 CPO」，整體光學元件（OE/FAU/ELS）總用量約放大 5 倍。這是 ELS、FAU 供應鏈的結構性需求放量來源。詳見供應鏈_CPO_D-FAU。

主要技術風險

圖說：基板選擇對光收發器影響——400G 以 GaAs（VCSEL）為主；800G DRFR 升級至 InP 基板，需求提升（來源：CPO Scale-Up 研討）。

D-FAU 良率：GC 耦合的 FAU 是製造瓶頸，後端封裝易導致光纖斷裂；可替換的 D-FAU（Detachable FAU）是關鍵解方。
主動對準（AA）挑戰：目前高度依賴 AA 組裝；未來趨勢是導入微光學元件放寬 FAU 製作公差。
供應鏈重組：CPO OE 中的 E/PIC pair 引入新的先進封裝與測試需求，Fab 及 OSAT 將加入競爭。
量產時程：業界估計 CPO 大規模量產約在 2028 年，前期轉量產良率偏低。

台廠供應鏈映射

環節	廠商	角色
矽光子晶圓代工	2330_台積電（市）（目標：GlobalFoundries / TowerSemi 驗證後導入 TSMC）	PIC 製程最終目標平台
12 吋 SiPho PIC 代工	2303_聯電（市）	取得 imec 12 吋 SiPho 授權，8 吋 → 12 吋量產 PIC 平台；客戶 Coherent / Celestial AI（未） / Hyperlight（未） / Sifotonics（未）；光通訊營收估 2027 占 5–10%（FUNDA 2026-06-18）。量產進度（國泰證期，2026-09-01）：聯電與 SILITH 已由新加坡 12 吋廠交付首批量產矽光子晶圓，1.6T 平台由開發到量產歷時 18 個月，累計出貨逾 800 萬顆 100G／200G 每通道 PIC；後續將開發 400G 每通道純矽光子及 TFLN 方案
PIC 薄膜製程 / WLO	6789_采鈺（市）	800G ROSA MicroLens 已量產（2025）；1.6T 切入 PIC 薄膜製程，預計 2026 量產（群益 2026-06-22）
CW Laser / ELS	3081_聯亞光電（櫃）、2455_全新（市）	矽光子外部光源（CPO ELS 核心）
矽光子耦合 / ELS 封裝	6442_光聖（市）	光纖連接器、SiPh 耦合封裝
Si Micro-lens（WLO）	6789_采鈺（市）	TSMC iFAU 用 WLO 光學件
天線 / 毫米波（延伸）	3491_昇達科（櫃）	矽光子邊緣場景射頻延伸觀察
聯亞合作（新創）	光循科技（工研院衍生）	矽光子調變器 + 耦合器 IP 新創；策略合作廠商含聯亞
矽光子檢測設備	7728_光焱科技（櫃）	PIC 晶圓級光學檢測（Insertion 0/1/1.5），非破壞式高光譜成像定位光損；2026 年 1–8 月矽光子相關設備營收佔比達 17.2%（2025 年 4.2%）（元大法說，2026-09-17）

Micro LED 與 Micro-VCSEL 短距互連（國泰證期，2026-09-01）

Micro LED 與 Micro-VCSEL 可能用於更短距離、高密度的光互連場景（晶片間 <1m 等級，與本頁「互連距離分層」表一致）；惟光源波段、耦合方式及通訊標準尚未定案，現有顯示用 Micro LED 產能不必然可直接轉為資料通訊用途（產業情境推估，中信心）。此觀點與既有技術_MicroLED_CPO、供應鏈_光通訊的 2028H2 商業化時程判斷方向一致，補上「產能不可直接遷移」的重要限制條件。

製造成本與 PIC／EIC 混合鍵合（群益 ECOC 會後，2026-10-06）

memo_ECOC2026_群益會後分享_20261006：目前 SOI PIC 代工價 8 吋約 US$5,000／片、12 吋約 US$10,000／片（訪查數字）。台積電 CoWoS 以 silicon interposer 密度與速度最高但做不大，故有 CoWoS-L（高速區用 silicon interposer、其餘用 epoxy，可做大面積但易翹曲）；OE 的 PIC 與 EIC 接合採 hybrid bond，直接以銅連接，密度可達約 100,000／mm²、功耗約 0.1 pJ/bit。Insertion 1-4 測試設備商分工與光引擎月產能 30 萬顆→1,200 萬顆見技術_CPO測試。

量子計算延伸應用

矽光子技術在 AI 伺服器傳輸之外，另一大前沿應用是量子電腦：SPAD（Single-Photon Avalanche Diode，單光子雪崩二極體）可在 -200°C 以下精準捕捉單一光子，用於光量子電腦的量子位元（Qubit）運算控制。

光量子運算依量子位元類型區分需求（國泰證期，2026-09-01）：傳統 LPO 架構難以直接適用於極低溫量子系統，未來可能需整合單光子光源、PIC 及超導奈米線單光子偵測器（SNSPD，Superconducting Nanowire Single-Photon Detector）的專用量子光互連架構——SNSPD 與 SPAD 同屬單光子偵測技術路線，但 SNSPD 側重超導低溫環境下的高效率偵測，是光量子運算另一條值得追蹤的關鍵元件（產業情境推估，中信心）。

OCP 2026 光量子路線（2026-10，各為公司自述）： - Xanadu Aurora：35 顆光子晶片、3 種基板、12 個實體量子位元；稱計算無需冷卻（偵測器另計）、可用矽製程、與電信相容；目標 2029–2030 量子資料中心，邏輯位元 2029 最多 200、2031 >1,000（公司路線圖，非已交付；報告_OCP2026_Xanadu_光量子電腦擴展_20261015）。 - Nu Quantum：量子網路 scale-out 需量子位元-光子介面、低損耗光交換與近乎 100% 效率的單光子偵測，目前各研究皆未達目標區（早期測試床，單一來源；報告_OCP2026_NuQuantum_量子網路ScaleOut_20261015）。 - IDTechEx：光量子可用矽製程；量子硬體年營收 2037 年 >80 億美元、2030 年代僅數十億美元（顧問預測；報告_OCP2026_IDTechEx_量子運算市場2026_20261015）。 - 註記：OCP 2026 量子場次未出現 SNSPD（Xanadu 用零差偵測器與 GKP），上段 SNSPD 為產業情境推估，不得視為 OCP 佐證；本頁台股量子映射亦無 OCP 證據。

關鍵廠商時程

gantt
    title 矽光子 / CPO 產業關鍵里程碑
    dateFormat YYYY
    section 技術世代
    1.6T 光模組量產           :done, 2025, 2026
    Scale-Up CPO 導入過渡期   :active, 2026, 2028
    CPO-based 全光互連量產    : 2028, 2030
    section 台廠
    聯亞 CW Laser 客戶認證    :active, 2026, 2027
    采鈺 WLO iFAU 初出貨      :active, 2026, 2027
    TSMC COUPE 2.0 擴展       : 2027, 2029
    section 新創
    光循科技 OFC Demo         : 2027, 2027
    光循科技 CPO 模組量產     : 2028, 2029

技術瓶頸 / 投資觀察重點

D-FAU 良率與認證：6442_光聖（市）子公司合聖（AuthenX）Meta-lens、3363_上詮（櫃） FAU 封裝是否在 2026H2 取得量產認證
ELS 供需：3081_聯亞光電（櫃） CW Laser 高功率（200mW+）客戶認證時程，完整認證預估 1–2 年
3.2T 節點：3.2T 以上傳輸速率下，CPO 是否成為事實標準，將決定台廠光學元件進入超大規模量產的時機
Micro LED CPO：AUO + Ennostar + Tyntek 聯盟在 2026–2027 是否完成規格驗證，2028H2 開始 Intra-Rack 光互連出貨

供應鏈

→ 供應鏈_光通訊 → 供應鏈_CPO_D-FAU

國泰講座：光收發器與 SOI 光電晶片（2026-10-29）

來源：memo_國泰證期_先進封裝HBM矽光子技術解析_20261029（講座 Memo，講者口徑）

光收發器為矽光子首要產品：800G 已量產、1.6T 開始導入；核心為光電轉換晶片（光源、調變器），中介層採 SOI 晶圓形成導光結構，光源為紅外線雷射。
Cisco、Marvell、NVIDIA、Coherent 透過併購切入；CPO 路線與量產挑戰見技術_CPO。

來源

memo_國泰證期_先進封裝HBM矽光子技術解析_20261029 — 國泰證期研究部講座 Memo，2026-10-29；800G／1.6T、SOI、大廠併購切入
memo_ECOC2026_群益會後分享_20261006 — 群益投顧 ECOC 2026 會後分享，2026-10-06；SOI PIC 代工價、hybrid bond 密度與功耗
web_CPO光纖耦合方式_官方原文查證_20260929 — 官方原文查證，2026-09-29；Broadcom Bailly 邊緣耦合、Davisson 耦合型式未揭露
20260612矽光子產業論壇 — 2026-06-12，矽光子產業論壇（含光循科技 Scale-Up / Scale-out OE 技術說明、調變器與耦合器突破、工研院衍生新創介紹）
memo_CPO_ScaleUp光互連_20260618 — 2026-06-18，CPO Scale-Up 研討（FAU/ELS/OE 5 倍用量、D-FAU 良率、OCS、NVIDIA Vera Rubin 路線圖）
報告_FUNDA_UMC_UTR與先進節點SiPho_20260618 — FUNDA，2026-06-18（聯電 12 吋 SiPho PIC 平台、imec 授權、客戶 Coherent/Celestial AI/Hyperlight/Sifotonics）
2026-06-22 6789采鈺｜20260622｜群益 — 群益，2026-06-22（采鈺 1.6T PIC 薄膜製程 2026 量產、800G ROSA MicroLens）
研究_PIC光子晶片戰役_國泰證期_20260901 — 國泰證期研究部，2026-09-01；聯電/SILITH 新加坡 12 吋廠首批量產矽光子晶圓（18 個月開發到量產、累計出貨 800 萬顆）、Micro LED/Micro-VCSEL 短距互連限制、光量子運算 SNSPD

矽光子

定義

圖解