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高科大與台大合作 超世代1600G矽光子技術即將發表
 

【CTIMES/SmartAuto 報導】   2020年06月05日 星期五

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迎接全球5G時代,雲端應用的資料中心需要極大容量的傳輸能力,目前利用先進半導體矽製程發展的矽光子晶片,被視為實現超高速率網路傳輸最有潛力的技術。有鑑於此,美國最大的電信系統設備商思科(Cisco)先後併購以矽光子技術為主的Acacia Communications,以及提供資料中心的矽光子晶片模組製造商Luxtera。

全球半導體晶片大廠英特爾(Intel)在矽光子技術的研發及應用上亦不遑多讓,在100G PSM4市場有第一名市佔率,亦推出商用的400G矽光子晶片及模組。矽光子技術正吸引全球各尖端電信系統設備廠商的目光。反觀國內,蔡英文總統2020就職演說揭示國家六大核心戰略產業中發展台灣資安產業,5G將是關鍵之一。

科技部的矽光子積體電路專案計畫是陳良基部長任內極力推動的半導體射月計畫之衍生項目,該專案計畫規劃於四年提撥新台幣3.2億元發展國內矽光子技術,由國內矽光子技術之先驅者台科大李三良教授負責專案計畫辦公室。預期前二年完成核心技術開發與系統晶片架構設計,第三年完成系統晶片製作與性能優化,第四年完成系統展示並能將技術與廠商進行後續之應用與推廣。

計畫執行期間將培植國內研發團隊利用矽光子平台整合元件、光路與電路而組成生醫感測、光感測以及光連結等應用的光電系統晶片。該計劃自2018年開始執行,產出許多豐碩成果。本次發表的1600G矽光子晶片,即為該專案計畫支持的國內五件研究計畫之一的成果。

本次發布的超世代大容量1600G矽光子晶片之傳輸架構由高科大電機與資訊學院院長施天從教授於2018年所提出領先全球的前瞻性4波長、4光纖的傳輸結構,並由台大光電所黃定洧教授負責設計,並提出一個全世界創新的4x16陣列波導光柵(AWG) 分波多工器,混成16路光調變信號,完成發射端的矽光子晶片。利用此新型之分波多工器,可以用最精簡的光路配置連接各元件,去除不必要之波導交錯結構,藉此可以減少損耗並提升效能。

此外,此晶片之尺寸為5mm x 5 mm,採用PAM4訊號格式,其總傳輸率可達到1600G,為目前國內外相關研究領域中,單位晶片面積上的總傳輸率最高的發射端矽光子晶片,本矽光子晶片已經初步驗證通過1600G傳輸之可行性。

據研究團隊表示,矽光子技術結合了兩個20世紀最重要的發明:矽積體電路和半導體雷射。與傳統的技術相比,矽光子晶片能讓資料傳輸速率更快、距離更長。目前許多國際知名雲端服務商,如亞馬遜(Amazon)、臉書(Facebook)、谷歌(Google)、蘋果(Apple)、微軟(Microsoft)等皆投入大量資源建置新的資料中心。對400G以上傳輸能力的資料中心需求殷切。

台灣半導體製造技術執全球牛耳,CMOS矽製程技術領先全世界,矽光子技術即是匹配運用CMOS矽製程技術發展的光電晶片,相當適合台灣高科技產業發展。若台灣相關的半導體廠商能透過產能支援與學界合作,對於台灣發展矽光子技術非常有幫助,同時也能協助台灣製造業及早在矽光子製程領域建立自主元件資料庫及智財權布局,待產業起飛時必能占據最佳的產業地位。

本次公開發表會預計於6月10日中午14:00於國立臺灣大學電機二館1樓142會議室舉行。

關鍵字: 矽光子  科技部  PIDA 
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