台灣威名揚 研發全球最小矽光子晶片 每秒可傳輸1600G(組圖)

高雄科技大學電資學院院長施天從表示，矽光子晶片可高達每秒1600G的傳輸速度。（圖片來源：自由時報/記者吳柏軒）

【看中國2020年6月11日訊】（看中國記者盧乙欣綜合報導）繼武漢肺炎的防疫工作受到國際讚譽之後，台灣再度發威！全球發展資通訊科技，由高雄科技大學與台灣大學等學者攜手，在3年前就決心開發新世代矽光子晶片，如今已成功發表現今全球最小的5平方公釐尺寸，並且採專利前瞻4波長、4光纖結構，實現了每秒數據傳輸高達1600G（1.6兆元）可行性，踏上資通訊科研的浪頭。

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根據《自由時報》報導，高科大電機與資訊學院院長施天從描述道，資通訊重視傳輸，就如同水管一樣，追求流量，而在資通訊的世界中，追求速度無極限，自己則是水電工，投入新世代的矽光子晶片開發，採光纖傳輸，研究有效積體化，來增加萬倍傳輸速度。

施天從說，全球5G時代來臨，無論大數據、AI或自動駕駛技術等，都是需要超高速、極低延遲的傳輸，不能夠像打一通美國衛星電話卻要花上半秒鐘才聽見，透過科技部計畫補助，以及與台大光電所教授黃定洧合作，花了3年時間，如今終於能對外發表1600G矽光子晶片。

施天從解釋，透過自己專利所提出的前瞻性4波長、4光纖的傳輸結構，搭配黃定洧教授設計的4x16陣列波導光柵分波多工器，除去不必要的結構，減少損耗，且提升效能，成功達到了總傳輸量每秒1600G（1.6兆元），且在初步通過可行性驗證，其尺寸僅達5平方公釐，是目前全球公告的最小尺寸。

至於目前台灣國內光纖網路約盛行100G，400G尚待發展，而800G頻寬尚在開發階段，施天從認為，400G成本是100G的20倍，這個晶片成本約100G的8至10倍，但是良率尚待提升，有可能會直接取代800G開發，但須要業界攜手，讓台灣上下游的半導體、資通訊產業鏈結。

施天從表示，全球預計最快要到2022年才能夠制定1600G的規格，制訂之前則會先看全球科研的可行性，台灣研發這個晶片已經踏上前瞻腳步，但仍需要未來2年優化，科技部2年投注3500萬元。關於當初研究不做800G，而是直衝1600G，就是秉持著「要做就做到最好！」如今有成，相信2022年屆時可同步完備，促使產業升級。

高雄科技大學、台灣大學等學者一起攜手，開發新世代矽光子晶片，每秒將可高達1600G（1.6兆元）。（圖片來源：自由時報/施天從提供）

新電子報導今年5月21日報導，台灣半導體製造技術執全球牛耳，而晶圓廠的互補型金氧半（CMOS）矽製程技術領先全球，矽光子技術正是匹配運用互補型金氧半矽製程技術所發展的光電晶片，相當適合台灣的高科技產業發展。

如果台灣相關的半導體廠商能夠透過產能支援跟學界的合作，對台灣發展矽光子技術是非常有幫助的，同時也能夠協助台灣製造業甚早在矽光子製程領域上建立自主元件資料庫與智財權布局，等到產業起飛時，必定能夠占據最佳的產業地位。

由於光電元件積體化目前還屬於發展初期，而矽光子晶片的複雜程度高，且製程解析度越高，訊號的精確度越好，其元件的效能才可以有效發揮，因此實現矽光子技術需要先進製程的搭配。

關於科技部的矽光子積體電路專案計畫，是由陳良基部長極力推動的半導體射月計畫之衍生項目，而該專案計畫規劃在四年提撥新台幣3.2億元發展國內的矽光子技術，交由國內矽光子技術的先驅者台科大李三良教授來負責專案計畫辦公室。預期在前二年能夠完成核心技術開發及系統晶片架構設計，第三年完成系統晶片製作及性能優化，第四年完成系統展示，並能夠將技術與廠商進行後續之應用及推廣。計畫執行期間則將培植國內研發團隊來利用矽光子平台整合元件、光路，以及電路而組成生醫感測、光感測及光連結等應用的光電系統晶片。自2018年開始執行該計畫，本次發表的1600G矽光子晶片，即是該專案計畫所支持的國內五件研究計畫之一的成果。

此次發布的超世代大容量1600G矽光子晶片的傳輸架構，是由高科大電機與資訊學院院長施天從教授在2018年所提出領先全球的前瞻性4波長，以及4光纖的傳輸結構，並經由台大光電所黃定洧教授負責設計，採用4x16陣列波導光柵（AWG）分波多工器，混成了16路光調變信號，並完成發射端的矽光子晶片。利用該新型的分波多工器，能夠用最精簡的光路配置連接各元件。

另外，此晶片的尺寸為5mm x 5 mm，採取PAM4訊號格式，其總傳輸率可高達到1600G。

對此，台大光電所黃定洧教授表示，本矽光子晶片的完成，利用了共用晶片方式送到比利時IMEC完成半導體製程，並亦依據設計製作完成了矽光子晶片。與此同時，感謝共同建構矽光子元件技術的中研院張書維研究員與成大曾碩彥教授及高科大吳曜東教授的一起努力，亦感謝中興大學劉浚年教授、中山大學洪勇智教，以及TSRI提供的光纖耦光量測協助，台大林恭如教授及其所負責的台大，以及Tektronix聯合實驗室的高速光傳輸量測協助，一同驗證本矽光子晶片具備1600G之傳輸的可能性。

研究計畫主持人施天從教授表示，非常高興能夠跟國內頂尖大學團隊來合作，有效鏈結南北學術能量，並得以建構完成整個光引擎所需要的元件及技術。本矽光子元件與傳輸架構已經交由相關單位申請專利中，希望團隊能夠持續獲得科技部補助，以進一步優化矽光子晶片性能，並能夠建構完成整個光引擎模組，厚植台灣在此新世代矽光子技術之實力。