晶片封裝、檢測與光源整合將是矽光子技術的關鍵

【作者： 劉昕】

由CTIMES主辦的每月【東西講座】，於4月22日（五），針對「矽光子晶片的今生與來世」為題技術探討，當日以實體與線上直播方式進行，特別邀請國立中山大學光電系教授洪勇智博士前來演說，一同揭開矽光子晶片今生與來世的神秘面紗，現場吸引了滿座的產業人士親赴交流。

隨著世界對於光纖接取網路與資料中心的速度需求不斷上升，傳統電力的數據運送速率已達瓶頸，而傳輸距離更遠、沒有實體線路干擾、沒有訊號衰減問題的光，成為最新技術矽光子的關鍵元件，整合於奈米等級的積體化晶片上，實現高速光電轉換功能，大幅降低模組功耗、體積和成本。

矽光子（Silicon Photonics）簡而言之就是將光通訊技術放入IC裡面，利用晶圓廠先端CMOS製程技術實現高密度積體電路，以低成本的方式在單一微晶片中實現複雜的光電系統與功能，整合光纖通訊和矽基積體電路的技術平台，使用標準EDA tool進行積體電路設計。

而矽光子技術的優勢，在於整體光學系統體積非常龐大，基本元件包含透鏡、反射鏡、極化片、濾波器、閥門，須由光學桌組合基本元件，可將越來越複雜的光學系統微縮化，目前主要應用於資料中心、自動駕駛、5G、電信、高效能運算、醫療傳感器、航空、國防。

洪勇智博士帶領積體光電元件實驗室，於2017年與台積電簽訂八年矽光子合作計畫，共同合作跨領域知識，並在科技部矽光子旗艦計畫的補助下，成功在矽光子平台實現世界第一顆應用於IFOG之戰術型矽光子陀螺晶片，並整合光源與光纖線圈以外所有元件於單晶片上，大幅降低系統成本。

電路上的元件，例如電阻、二極體、電晶體等皆個別製造，再利用導線或是印刷電路板（PCB）做連接，稱為離散電路（Discrete Circuit），它的優點在於高彈性、可以處理高功率輸入與輸出、達到低溫度係數、變換電路參數， 缺點是元件組裝費時且體積大、人力成本高、可靠度較差、更換失效元件不易。

<待續>

【欲閱讀更豐富的內容，請參閱CTIMES雜誌 2022 年第 366 期5 月號】