工程軟體供應商Ansys與台積電去年9月宣布與微軟成功的試驗,大幅加速矽光子元件的模擬和分析,雙方採用微軟Azure NC A100v4系列虛擬機器,在Azure AI基礎架構上執行的NVIDIA加速運算,將Ansys Lumerical FDTD 光子模擬速度提升超過10倍。台積電在2024國際半導體展揭露COUPE在矽光子發展扮演重要角色,利用先進封裝SoIC技術來整合積體電路(EIC)以及積體光路(PIC),也就是CPO,可應用在資料通訊、生物醫學工具、汽車光學雷達系統、人工智慧等。
根據法人報告指出,CPO進度將影響輝達下一代GPU架構Rubin推出時程,供應鏈目前量產確實有難度,尤其在設備供應,另外良率也待提升。至於先進封裝產能,魏哲家指出,持續在追趕客戶需求,至於非AI產品何時會用到CoWoS產能,魏哲家透露客戶伺服器CPU採用CoWoS先進封裝即將發生。
面對各家廠商也在搶進CPO商機,天風國際分析師分析師郭明錤則是在近期發文表示,奇景光電 Himax在台積電COUPE開發與供應鏈能見度顯著提升,且Himax確定為第一與第二代COUPE 微透鏡陣列的獨家供應商。
Himax為顯示驅動 IC(DDIC)供應商,擁有晶圓級光學(WLO)技術,可通過在整片晶圓上同時製造與組裝多個光學元件,並藉此掌握光刻、蝕刻、鍍膜和封裝等技術,用來生產微透鏡陣列與其他光學元件。
郭明錤說明,COUPE是台積電目前新興技術中最受重視者。此趨勢光憑這點,能見度就足可看到數年後。COUPE開發時程如下:
4Q24:確定第一代規格並開始送樣。
2025-2H26:第一代量產驗證。
2H26:第一代量產。
1H26:確定第二代規格並開始送樣。
1H26-2H27量產驗證。
4Q27-1Q28:第二代量產。
郭明錤認為,第二代與第一代的關鍵差異在於效能升級、提升光耦合效率與改善量產性。郭明錤強調,魏哲家與黃仁勳對外發言看似矛盾,實則均正向肯定COUPE趨勢。郭明錤說明,在台積電主要客戶中,第一個採用COUPE的可能是AMD,事實上,AMD近年來積極採用台積電新技術,如SoIC、2nm等。假設輝達Rubin與Rubin Ultra分別在2026年底與2027年底量產下,將維持先前預測,即Rubin Ultra較有可能是第一個採用COUPE的輝達產品。
郭明錤最新供應鏈調查顯示,若未來沒有遭遇重大生產瑕疵,上詮為台積電第一與第二代獨家FAU (ReLFACon) 供應商,Himax為FAU獨家微透鏡陣列供應商。至於第二家FAU與微透鏡陣列供應商,最快需至第三代才可能出現。關注未來半年有利提升COUPE/矽光子能見度潛在事件,包括輝達、Himax以及上詮法說,若輝達GTC大會宣布未來產品/技術,只要提升一個運算等級並跟量子電腦有更好整合,則一定要採用矽光子/COUPE。
在半導體檢測設備方面也迎來商機,汎銓日前獲得台灣及日本「矽光子光損偵測裝置」發明專利,能精準識別導光通道異常,提升矽光子技術的穩定性與應用價值。汎銓指出,矽光子積體光路在光傳輸過程中會產生一定的光損失,包括較低功率的光傳輸損失,並且這些損失往往難以進行有效量測,尤其是漏光位置無法被準確偵測。這使得矽光子積體光路性能無法得到充分評估和優化。
隨著AI伺服器運算能力提升,GPU、CPU、ASIC 資料傳輸瓶頸成為影響 AI 訓練與推論效能的關鍵,汎銓的光損偵測技術將有助於優化矽光子積體光路,推動AI及高效能運算領域發展。
除了台積電等半導體廠商,鴻海研究院半導體研究所去年在鴻海科技日展示最新設計的碳化矽晶圓、元件與模組。透過晶圓展示1700V溝槽式、3300V垂直式及6500V元件開發技術,並已完成1700V與3300V驗證。3300V元件技術為台灣唯一,6500V元件預計明年驗證完成,並運用AI強化學習提升元件開發效率。
於異質整合技術方面,成功整合矽基氮化鎵、砷化鎵,實現半導體「三代同堂」技術突破,並展示光子晶體面射型雷射和超穎介面,為深度感知系統提供解決方案。此外,為了因應高速運算與通訊發展,鴻海研究院示了共同封裝光學元件高速連接方案,以及先進矽光子晶片,實現從晶圓到光電整合的技術突破。
半導體測試介面解決方案領導廠商穎崴科技也在2024國際半導體展,由穎崴研發主管孫家彬分享在CPO、CoWoS及Chiplet等高階封裝趨勢下,穎崴所提供的最新技術及產品發表演說。穎崴因應趨勢,推出晶圓級矽光子CPO 測試介面解決方案,能提供客戶「微間距對位雙邊探測(Double Sided Probing)」系統架構,其中微間距僅150um,同時能克服4~6倍的雙邊差距、高頻高速、溫度上升等三大難題,為業界創舉,此解決方案已獲多家客戶驗證。
SEMI國際半導體產業協會也在2024國際半導體展宣布,在經濟部的指導並於 SEMI 平台上,台積電與日月光號召半導體產業鏈成立SEMI矽光子產業聯盟 (SEMI Silicon Photonics Industry Alliance, SiPhIA),自 IC 設計、製造封裝、應用模組至終端產品的企業及研究機構等超過30家共同參與,包括工研院、波若威、上詮、鴻海、聯發科、廣達、辛耘等,台灣奈微光(N&M)、立碁、群創則是先後加入,一同建構全台最完整的矽光子聚落生態系。