【2023/10/31】矽光子是未來明日之星?

今天的日報要為大家解析近期討論程度相當火熱的光通訊產業，帶大家理解為何矽光子和共封裝光學(CPO)將會成為通訊產業的顯學。在網路剛興起的時代，銅纜線因為具有相對較良好的電性而成為了傳輸用纜線的首選，不過隨著網路科技不斷發展演進，單位時間內的傳輸資料量越來越大，銅纜線漸漸地開始顯得不敷使用，因此就出現了下一代產品—光纖。

兩者比較起來，光纖可以說是完勝，無論是在資料傳送、能量損耗還是耐用性來看，光纖都遠遠勝過銅纜線，光纖的傳輸速率甚至是銅線的100倍，所以就開始進入到了光纖時代。不過網路科技仍在持續進步，因此光纖技術勢必也得隨之改進以符合傳輸需求，從Mbps等級開始，一路發展到Gbps，最後來到現在的100G、400G、800G等等，光纖的發展似乎到了一個瓶頸期，然而傳輸資料量的需求提升卻是仍在延續，尤其在AI即將迎來爆發式成長的這個世代，由於AI需要使用大量數據來進行運算，對於傳輸速度的要求想必會比沒有AI的時代有一個不小的躍升，因此勢必得有一些改革才能使光通訊再度跟上需求提升的速度。

人人都在談的矽光子究竟是甚麼?

首先要談到的便是矽光子，傳統的光通訊元件是一個一個分散坐落於平台上，而矽光子便是把部分可以微縮的元件如分光器、光調變器以及雷射二極體等封裝成一個如積體電路般大小的晶片，只是在其中傳遞的不是電訊號而是光訊號，因此也可以將其稱為積體光路。在體積被微縮的情況下，同樣大小的機台便能連接更多的線路，自然對傳遞速度有所幫助。目前矽光子的應用仍在初期階段，被使用在可插拔式模組上，作為伺服器和外界網路溝通的橋樑，而未來隨著技術越來越成熟，有機會連晶片與晶片之間的資料傳輸也由矽光子來取代現有的電線傳輸，而這也跟接下來要講的共封裝光學有關。

「光」傳輸，「電」計算

在現有的模式中，資料會以光波的形式藉由光纖傳導至可插拔光收發器，經由矽光子晶片以及數位訊號處理器(DSP)的處理過後轉變為電訊號，再經由銅線的傳輸才有辦法抵達交換器晶片，而隨著資料量的提升，訊號在銅線上傳輸時的損耗就越發嚴重，並且在損耗的同時還會有熱能產生，不僅會使得資料傳遞失真，也多了散熱的問題要考慮。而如果改以光作為傳遞介質，上述的兩個問題便能迎刃而解，因此就開始有了CPO的概念出現。CPO是藉由將矽光子以及交換器晶片共同封裝在一片載板上，大幅縮短光晶片以及電晶片之間的距離，而原本使用電線傳輸的部分便能夠改由光纖進行資料傳遞，如此一來便能解決電線傳輸帶來的損耗問題，同時也能大幅提升單位時間的傳遞資料量。

然而，以目前來看CPO仍有許多障礙需要克服，最大的普及障礙可能在於安裝方式，相較於可插拔式光收發器能夠藉由拔插進行安裝，CPO的便攜性較低，需要由專業人士進行操作，而安裝的困難程度就會大大影響到廠商的採用意願以及普及速度，因此如何開發出一個普通技術人員都能操作的安裝模式就成了發展的重點...  觀看更多