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矽光子晶片設計產業的誕生

2020-01-22 17:12經濟日報 莊智強

所謂「Silicon Photonics矽光子」指的是利用CMOS半導體製程技術在矽基板上製作光電整合迴路,例如光波導,或甚至將III-V族等化合物材料與矽材元件製作在一起。而為什麼我們需要矽光子技術?因為任何偌大的光機電系統都需要進一步縮小體積,以提高效率,以及降低成本,如同電晶體的體積縮小、密度增高一直是半導體產業所奉行的圭臬,光機電系統也藉由矽光子技術朝此方向發展。矽光子技術將廣泛應用於超級電腦、光交換機、醫療設備、感測器等光電設備。

矽光子技術的應用年成長39%

初期矽光子技術主要還是應用在光通訊領域,例如Data Center所需要光以太網路、WDM等設備。據估計,這些矽光子技術應用的設備在2019年突破了10億美元,且預期2024年超過50億美元,複合年成長率(CAGR)達到39%。未來LiDAR、各種感測器,例如影像感測器、空汙偵測器、水質檢測、OCT(Optical Coherent Tomography)、陀螺儀、超快雷射等會逐漸採納矽光子技術做為創新的結解決方案。而科技部的「矽光子及積體電路計畫」也是朝上述的幾項應用做開發,包括5G行動網路、高速光傳輸、同調光通訊、光陀螺儀、生醫影像感測等各項前瞻應用。

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矽光子技術之應用產品市場趨勢。光電科技工業協進會/提供
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矽光子晶片設計產業的誕生

如同IC設計,因應矽光子技術廣泛的應用,矽光子的設計或軟體公司便應運而生,以提供應用廠商在光電整合(PIC)技術方面的服務。全球矽光子設計公司Bright Photonics、teem Photonics、VLC Photnics等公司。這些公司再將設計完成的產品交由如Global Foundries做製作。而科技部的輔導之下,目前在台灣也誕生了一家由台灣大學光電所延伸出去的矽光子創新公司-台灣奈微光科技。該公司即利用矽光子技術,發展出遠紅外線發光與感測元件,並應用在光譜儀,為全球第一家矽光子感測公司。

光譜儀即為典型的矽光子技術的應用產品。而光譜儀的應用又另外可延伸出一大片的應市場,包括生醫檢測、污染防治、物質鑑定等。所以我們可見矽光子的運用無遠弗屆。

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