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使用AI輸入指令後，資料中心的伺服器會在極短時間內進行龐大的資料傳輸。然而隨著AI模型規模擴大、算力需求持續攀升，傳統銅線在高速傳輸下產生的訊號衰減與散熱問題已逼近物理極限，業界因此轉向具備「光進銅退」優勢的技術：矽光子（Silicon Photonics）。

矽光子是什麼？為何成為AI算力關鍵技術？

矽光子是結合電子與光子的技術，利用成熟的半導體製程，將光學元件與電子元件整合為單一晶片。

過去晶片內部與伺服器之間多仰賴銅線傳遞電訊號。但隨著AI模型參數動輒以千億計，運算所需的資料傳輸量呈指數級增長。在高速傳輸狀態下，電訊號會因電阻、電容與趨膚效應產生衰減，電流通過導體也會產生焦耳熱，傳輸效能因此逼近極限。

矽光子改用光子傳輸訊號，從3個方向解決這個瓶頸。傳輸速度上，光訊號延遲更低且頻寬大，能支援次世代資料吞吐；能耗上，光訊號在傳輸過程中沒有電阻問題、不易衰減，減少了維持訊號強度所需的電力；散熱上，光訊號傳輸不產生焦耳熱，舒緩了AI資料中心日益嚴峻的冷卻耗能難題。

CPO是什麼？矽光子與共同封裝光學技術原理

矽光子要從實驗室走向商用，關鍵在於如何將光學元件與運算晶片有效整合。談到矽光子的實際應用時，通常會緊扣另一個關鍵字：CPO（Co-Packaged Optics，共同封裝光學）。

過去伺服器多採用「傳統可插拔式光收發模組」，將運算晶片置於主機板中央、光學模組插在邊緣，兩者間需透過銅線連接。這段距離的電訊號傳輸會導致訊號損耗與功耗增加。

CPO技術改變了這個架構，直接將光學引擎與運算晶片封裝在同一載板上，兩者距離縮短到毫米等級，主要傳輸改由光訊號承擔，解決了傳統模組在高速傳輸下的物理限制。

傳統可插拔式模組CPO共同封裝光學
晶片與模組距離較遠（透過長銅線連接）較短（整合於同一載板）
傳輸延遲較高較低
功耗與體積功耗高，佔用機殼面板空間功耗約可降低30%至50%，體積縮小

目前這項技術已從實驗室走向商業化部署的初期階段。黃仁勳在GTC大會指出，輝達首款CPO交換器將於2025年下半年開始出貨，並與全球頂尖廠商合作擴大產能，預告2028年的Feynman架構將進一步提供共封裝光纖NVLink互連選項。業界預估CPO將在2026至2027年進入規模量產階段。

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矽光子3大應用場景

  • AI資料中心（高速資料傳輸）：隨著AI模型規模擴大，資料中心對高速、低延遲傳輸需求提升。矽光子可支援次世代網路（如800G甚至1.6T傳輸），解決傳統銅線在頻寬與功耗上的瓶頸，成為AI資料中心的基礎設施技術。
  • AI晶片互連（GPU叢集）：在AI訓練中，需要數千甚至數萬顆GPU協同運算。透過CPO技術，矽光子可實現高速光學I/O（Optical I/O），提升晶片間傳輸頻寬並降低延遲，有效減少叢集間的傳輸瓶頸，提升整體運算效率。
  • 自駕車與光達（LiDAR）：矽光子也應用於光達感測技術中。透過整合的光學元件設計，能縮小裝置體積並降低製造成本，提升自動駕駛系統在高速環境下的感測與判斷能力。

台灣矽光子概念股有哪些？SEMI產業聯盟與供應鏈名單

面對矽光子龐大的市場商機，台灣憑藉完整的半導體產業鏈優勢積極卡位。台積電與日月光擔任倡議人，於SEMI國際半導體產業協會平台下成立「SEMI矽光子產業聯盟」，號召百餘家企業與研究機構參與。這個聯盟的指標意義在於，台灣正將上游設計、製造到下游封測技術進行整合，以制定未來的產業統一標準。

以下為台灣矽光子領域中，市場關注的概念股與業務定位（以下公司涉及矽光子產業鏈，但實際業務占比與技術進展各有不同）：

產業環節股票代號與公司名稱核心業務定位
IC設計與矽智財聯發科（2454）、智原（3035）投入高速傳輸介面開發，提供客製化晶片（ASIC）與矽光子設計解決方案。
晶圓代工與先進封裝台積電（2330）、日月光投控（3711）、訊芯-KY（6451）台積電主導COUPE矽光子引擎製程；日月光提供VIPack等2.5D/3D異質封裝與CPO量產能力。
光通訊元件華星光（4979）、眾達-KY（4977）、光環（3234）、波若威（3163）、上詮（3363）負責光收發模組設計、光纖被動元件製造與連接器解決方案。
磊晶廠聯亞（3081）、全新（2455）供應製造光學元件所需的磊晶片材料。
測試與設備聯鈞（3450）、旺矽（6223）、高明鐵（4573）提供光電封測技術、高階探針卡，以及耦光設備研發。

技術更迭常伴隨產業洗牌。當CPO技術放量後，傳統光收發模組的市占可能面臨壓力，未及時投入資金轉型的廠商將面臨被新規格邊緣化的風險。但這也意味著提早卡位的廠商有機會在規格交替期中脫穎而出。

以高明鐵為例，這家原為彰化的傳統鐵工廠，靠著自主研發矽光子關鍵的耦光設備打破日商寡占，變身為科技大廠合作對象，正是提早布局帶來轉型紅利的具體案例。

延伸閱讀：突破日商寡占、市值一個月內增八成，彰化鐵工廠如何變矽光子新贏家

矽光子技術的限制與挑戰

矽光子目前要邁向普及，仍面臨幾項待克服的技術與商業門檻：

  • 光源製作限制：矽本身是間接能隙材料，不具發光特性。必須將其他發光材料（如磷化銦）透過異質整合技術結合至矽晶片上，增加了製程複雜度。
  • 熱穩定性問題：光學元件對溫度敏感。伺服器運作時的溫度變化容易導致雷射波長偏移（波長紅移），影響傳輸精準度。
  • 異質整合的光損耗與良率：光學元件、電子元件與光纖接合的過程中，接面處易產生光損耗。如何提升封裝良率，是目前壓低製造成本的關鍵。
  • 初期研發與設備改造成本：從傳統封裝轉換到CPO，供應鏈需投入資本支出更換機台與光電測試設備，這是目前技術尚未能取代傳統銅線的過渡期門檻。

矽光子常見問題

Q1：矽光子和傳統光纖有什麼不同？

兩者都使用光來傳輸訊號，但應用的層級不同。傳統光纖是長距離、設備與設備之間（如海底電纜、跨機房）的傳輸介質；矽光子解決的則是晶片與晶片之間或封裝內部的短距離傳輸問題。

矽光子把光學元件微縮整合進半導體晶片內，兼容CMOS技術平台大量生產，相較傳統分立光學元件可壓縮成本與體積。

Q2：CPO和傳統可插拔模組差在哪？

傳統可插拔模組是獨立元件，插在伺服器交換器外側，訊號需要在電與光之間經歷多次轉換與數公分的銅線傳輸，損耗較大。CPO則是把光學引擎封裝在運算晶片旁邊，縮短傳輸路徑，功耗約可降低30%至50%，是目前輝達、博通等大廠積極導入的方向。可以把兩者想成「外接式插頭」與「內建模組」的差異。

Q3：台積電有做矽光子嗎？在CPO技術中負責哪些關鍵環節？

有。在「製程端」，台積電研發緊湊型通用光子引擎（COUPE）技術，提供矽光子晶片所需的先進製程與異質整合封裝能力（如CoWoS、SoIC）；在「生態系端」，台積電與輝達等大廠共同開發CPO產品，並擔任SEMI矽光子產業聯盟倡議人，帶動台灣上下游供應鏈整體升級。

Q4：采鈺和矽光子供應鏈有關嗎？是概念股嗎？

有關。采鈺（6789）是台積電轉投資的影像感測器廠，其微透鏡與光學薄膜製程能力與矽光子所需的光學元件製造高度重疊。

目前采鈺正承接台積電面板級封裝（CoPoS）實驗線的建置任務，並參與台積電矽光子COUPE技術生態系，提供晶圓級光學元件製程服務。

采鈺的特殊性在於同時卡位CoPoS與矽光子兩條產業鏈，在台積電先進封裝布局中具備難以取代的位置。

延伸閱讀：台積電布局先進封裝，南部「這2地」將成AI封測新重鎮

Q5：矽光子概念股怎麼挑？投資人該關注哪些環節？

投資矽光子應從產業鏈環節思考，而非單純追題材。建議關注3個重點：

  1. 技術卡位：公司是否擁有難以取代的製程或量測設備能力。
  2. 客戶驗證：產品是否已進入台積電、輝達或博通等大廠的CPO供應鏈。
  3. 轉型進度：傳統光通訊與設備廠商是否已啟動並展現CPO相關布局的實績。

完整的供應鏈分類可參考上方表格。

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核稿編輯：陳虹伶