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晶片封裝、檢測與光源整合將是矽光子技術的關鍵

圖一 : 【東西講座】於4月22日針對「矽光子晶片的今生與來世」為題技術探討,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。
圖一 : 【東西講座】於4月22日針對「矽光子晶片的今生與來世」為題技術探討,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。

【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。

圖二 : 國立中山大學光電系教授洪勇智博士
圖二 : 國立中山大學光電系教授洪勇智博士

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】

2022.5月(第366期)雲端運算的五道金牌
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