技術市場相繼到位矽光子開啟摩爾定律新篇章 | 就是愛看書
2022年10月20日—矽光子技術利用半導體製程,將分立的光或電元件製作成微型積體化晶片,以有效提高元件密度,增加總體操作速率,在摩爾定律矽電路逐漸走向瓶頸之際,有 ...
矽光子技術利用半導體製程,將分立的光或電元件製作成微型積體化晶片,以有效提高元件密度,增加總體操作速率,在摩爾定律矽電路逐漸走向瓶頸之際,有機會再創光子晶體的成長曲線。
當矽半導體技術電子與電路應用逐漸接近物理尺度極限,不斷微縮元件尺寸的同時,半導體發展越來越接近技術的瓶頸,在應用與效能需求持續成長的狀況下,將光電元件半導體化的矽光子(Silicon Photonics)技術成為延續摩爾定律的救贖之一,理論上,光沒有電荷與質量,傳輸距離可以更遠,且沒有實體線路的干擾,也沒有訊號衰減的問題。因此把光學元件整合於奈米等級的積體化晶片上,用光波導的傳導取代銅等金屬線,並如同操縱電一般地操控光,並產生數位訊號,就是光子技術。
矽光子技術將許多原本是分立的光或電元件利用現今成熟的矽半導體製程,製作成微型積體化晶片,以有效提高元件密度、增加總體操作速率,並使模組更堅固、提高模組可靠性,同時因為大晶圓製作、可以兼具量產與成本的優勢。目前矽光子技術可以應用於光通訊網路及光達(LiDAR)、光纖陀螺儀、生醫感測、機械力感測等領域,新興應用更持續發展中,成為下世代半導體技術的重點方向。
矽光子技術起步市場萌芽
矽光子儘管不是全新的技術,但由於技術難度高,目前發展還在早期技術累積階段,市場發展潛力上以最具體的資料中心光通訊應用為例,產業研究機構Gartner預測,到2025年,矽光子將被用於所有高頻寬資料中心通訊通道的20%以上,而2020年這一比例還不到5%,市場規模將達到26億美元。對低功耗、高頻寬和更快的資料傳輸的需求不斷成長,推動了對矽光子的需求。
使用矽光子的光互連將使分散的資料中心能夠為高性能運算和資料通訊提供更多的助力。高雄科大電機與資訊學院院長施天從(圖1)表示,對照過去三十多年半導體發展的歷程,在摩爾定律的帶領之下,晶片中的電晶體數目從不到1,000個到最新的Apple A16晶片內建160億個電晶體,運算能力成長億萬倍。
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