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矽光子50億美元的複合成長率 受惠的台廠供應鏈

本文共1852字

經濟日報 藍怡珊

分析師劉烱德指出矽光子是一種高速傳輸技術,發展至今已有將近20年的時間,結合了兩個20世紀最重要的發明→矽積體電路+半導體雷射(紅外光)。

量產性能高、低成本的晶片自是不難 華冠投顧/提供
量產性能高、低成本的晶片自是不難 華冠投顧/提供

由「光」取代「電」,藉由將「電訊號」改為「光訊號」來傳遞的積體化晶片,能同時克服並達到提高傳輸距離、增加資料頻寬及降低單位元能耗三項目的。因為「光」沒有電荷與質量,比較不會被磁場干擾,所以如何找出最佳的光電元件設計、提升單一通道資料傳輸速率、將雷射光源置入矽光子晶片模組,最後透過光纖傳輸,距離可以更遠而且沒有實體線路的干擾,也沒有訊號衰減的問題。

2012年,IBM宣佈研究成功矽光子晶片;2016年,INTEL也宣佈矽光子光電傳輸器開始大規模的出貨;2017年,矽光子公司Luxtera宣佈與國內的晶圓廠台積電共同發展下一個時代的矽光子技術;2022~2023 年,Broadcom推出 Tomahawk 4、 Tomahawk 5交換器晶片,隨著國際大廠的投入,矽光子積體電路的發展日益成熟,劉烱德表示這項默默耕耘20年之久的技術似乎終於看見了日出。

現今由於大量的資料處理與3D高畫質的影音需求不斷的增加,電腦運算的速度也必須不斷的提升,各晶片間的通訊就是電腦在「速度」的主要關鍵瓶頸。印刷電路板上有很多的IC,彼此之間送訊號都是透過密密麻麻的金屬導線來傳送,這些元件大多是用銅導線與印刷電路板上的線路來連接;銅導線在使用上,最大的問題就是在傳送資料時會有訊號損耗→就是會有電阻以及因為電阻產生熱的問題,因此必須控制線路的長度跟設計。

此外,劉烱德也指出半導體製程為了提升電腦的速度,常常需要在處理器上埋入多個電晶體,而現在的CPU動不動就幾十億個電晶體,就是CMOS或者FinFET,這種元件電阻電容的規格,因而被要求從40納米→25納米→16納米等不斷變小;當這個半導體製程不斷變小的時候,因為電路的複雜,終會使得銅金屬導線遇到物理極限(瓶頸)。所以,這個矽光子元件的發展,主要就是在解決高速傳輸的問題。

矽光子晶片可容許使用大量元件組成複雜光路,比起傳統光學系統能執行更複雜、更繁瑣的功能;劉烱德表示矽光子晶片製造方式與積體電路相同,所以要量產性能高、低成本的晶片自是不難。

然而,目前矽光子技術在元件整合上面臨挑戰,欲開發更高效能的光子元件結構和製程,必須擁有一個溝通平台,提供光電廠商設計規格、材料、參數等資訊整合。其次,短期內矽光子主要仍應用於利基市場,目前多屬於客製化服務。缺乏統一平台將阻礙矽光子技術發展,且封裝製程與材料標準仍處在待建立階段,若未有統一規格,難以大量導入資料中心等廣大市場。

根據研調機構MarketsandMarkets的數據顯示,2022 年全球矽光子的產值約為13 億美元,預估2028年全球矽光子的產值將上升至50億美元,年複合成長率達 28.5%,其他研調機構也大致認為矽光子產業的產值在未來5~10年約有25~30% 的年複合成長率。

劉烱德列出矽光子應用領域

目前以資料中心交換器(Data center tranceivers)、長程交換器(Long haul tranceivers)、5G交換器(5G tranceivers)、免疫分析(Immunoassay)、光纖陀螺儀(Fiber-optic gyroscope)為主;在終端應用含擴AI 伺服器、資料中心、超級電腦、5G 通訊、光學雷達、醫學感測器等。

劉烱德列出矽光子相關概念股

產業鏈包含

磊晶製造→聯亞(3081)、全新(2455)

晶片設計與代工→台積電(2330)

光收發模組→波若威(3163)、華星光(4979)、眾達-KY(4977)、光環(3234)、上詮(3363)、訊芯-KY(6451)、前鼎(4908)

交換器→智邦(2345)、明泰(3380)

封測→日月光(3711)、矽格(6257)、台星科(3265)

測試介面廠→旺矽(6223)、穎威(6515)

劉烱德表示除了以上台股的矽光子概念股,美股也有許多股票屬於矽光子領域,包含 Cisco、Intel、Broadcom、Marvell、Nvidia 等,都屬於矽光子與網通概念股。

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(本文作者為分析師劉烱德)

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