光傳輸
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全村挺一人1／輝達AI革命引焦慮 半導體巨頭罕見齊聚台北大談矽光子
「那就是輝達呀！如果不是他們的AI晶片需求，台積電根本不需要去研究『矽光子』，這個完全不是他們的專業。」產業專家不諱言地告訴CTWANT記者，台積電去年提及研究「矽光子」，今年罕見攜手日月光，在9月3日宣布成立矽光子產業聯盟，號召30家廠商一起制定矽光子封裝產業標準，合作面對這項大挑戰。2022年底ChatGPT崛起而引爆的生成式AI，以及因應而生的大量GPU晶片需求後，對整體半導體的架構產生翻天覆地的變化，也是為因應「全村的希望」、AI晶片龍頭輝達執行長黃仁勳的需求。9月11日的高盛技術會上，黃仁勳講了兩個「難以置信」，一是客戶對最新一代Blackwell晶片的需求難以置信地旺，二是台積電在這領域裡的「敏捷性和響應需求能力，令人難以置信」。然而這場AI掀起史無前例的機會與焦慮，不但讓台灣最強的業者總動員，還引發全球科技廠的集體焦慮。9月初，全球半導體巨擘齊聚台北南港展覽館的SEMICON Taiwan國際半導體展，各國媒體蜂擁而至、彭博社還設攤直播，就連昔日「王不見王」的台積電與三星這兩家國家級護國神山，也破天荒坐在一起談未來。CTWANT記者三天觀察發現，包括歐洲、美國及韓國等各國最頂尖的廠商來台結盟綁樁，演講中不像以往大幅吹捧產品，反而把握機會在半導體產業盛會上敞開自家遇上的瓶頸與困難。邁威爾Marvell公司首席技術官Noam Mizrahi認為，光學是唯一可連結技術，去符合AI算力傳輸需求。（圖／陳曼儂攝）「輝達的GPU和所耗費的電力真的很貴，要確保頻寬、電力、延遲沒問題，不然錢就白花了。」邁威爾Marvell公司首席技術官Noam Mizrahi在半導體論壇上表示，目前用GPU做AI運算，有57%時間在等資料交換，對時間和金錢都是一大損失，「光學是唯一可以連結技術，去符合這麼大規模需求，以及解決頻寬延遲等問題，不同數據中心的串聯，也要靠光纖才能辦到。」「現在GPU和AI加速器是用電連結，若要變成光傳輸，要有不同調變方式、要縮小產品、不同的頻寬密度，才能減少耗能、達到率與成本問題，但這技術沒這麼容易，可能要等兩代之後，才會摸索出對的方向，進入光學無所不在的世界。」Noam Mizrahi提到矽光子技術的困難，是當前最大的挑戰。微軟全球副總裁 Rani Borkar在論壇說，「我從事這產業30年，第一次看到所有業者都在辯論未來，因為AI是半導體的文藝復興！」就算是龍頭微軟，他們也面臨三大瓶頸，第一是硬體系統沒有趕上AI模型需求，「前端需要的運算，每兩年成長十倍，這速度是摩爾定律的五倍，目前的基礎建置與產品都無法達到他的需求，整個領域面臨平台的重新設計，需要整個產業動起來，包括晶片、封裝、記憶體、基礎建設、冷卻方案、網路、電力等，才能推動AI所需的數據流動。」微軟全球副總裁 Rani Borkar提到目前AI面臨三大瓶頸，需要全產業鏈的新變革。（圖／翻攝自SEMI國際半導體產業協會臉書）第二個瓶頸就是高耗能，Rani Borkar說，AI導致全球電力會在2020年到2026年成長一倍，運算和冷卻方式都要變革；第三瓶頸就是產能展望，「我們看到AI高速成長，要買更多晶片、高效記憶體、更多加速器，說來容易，做起來一點都不輕鬆，打造工廠是重大投資，三四年前就要決定，但預測需求非常困難。」「現在真正的問題是維持供應鏈的韌性，因為需求起起落落，」Rani Borkar也了解台灣產業在革命的陣痛期，他向在場業者們呼喊「我從心底感謝大家，是你們做出了重大推動。」在克服重大瓶頸的關鍵時刻，「我們現在做的決定，將改變未來。」這些話也證明，台灣業者在這場革命中，已難以置身事外，而且還是在最花錢的第一線。就算是競爭對手，也得坐下來一起面對。4日登場的「大師論壇」，首度請到台積電共同營運長米玉傑和三星電子總裁李禎培（Jung-Bae Lee）同台，儘管他們在台上沒互動、相敬如賓，但也引發日韓媒體熱議。「韓國和台灣半導體業者『罕見』尋求更密切關係」，日經亞洲（Nikkei Asian）報導，李禎培這次在台灣說，「三星努力為我們的客戶提供代工靈活性，這意味著合作不僅限於三星」，儘管三星有一條龍自己來的能力，但也暗示著會與外部業者有更多合作。而韓媒《經濟日報》及《Business Korea》直接加碼報導，三星和台積電要破天荒結盟、共同研發無緩衝(bufferless)的HBM4晶片，計畫2025年下半年量產。而SK海力士總裁金柱善更直接在半導體論壇上「示愛」，這是他今年第10次來台灣，因為台灣半導體重要性與日俱增，台灣與韓國應緊密合作，「如果沒有合作，AI目標不可能達成。」
半導體新關鍵字1／AI巨量傳輸矽光子成當紅炸子雞 台積電當領頭羊台廠抱團搶標準話語權
AI（人工智慧）顛覆了全球科技產業，從2022年11月底ChatGPT問世之後，短短不到一年，當大家都還在關注AI伺服器將吃大單，但因為大量傳輸的需求也悄悄應運冒出來。「矽光子」則成為今年半導體展的新關鍵字，除了展會首度舉辦矽光子國際論壇，包括台積電（2330）以及日月光（3711）均在論壇上提到這個有點陌生的名詞。工研院電光系統所組長方彥翔告訴CTWANT記者說，「矽光子」其實不是一個新技術，IBM在20年前就已投入研究，英特爾也投入超過10年，它是用光來傳輸，比起現在的電子訊號，不只傳輸效率高，也能夠有效解決訊號耗損和熱量的問題。目前業界的矽光子，多是屬於個別廠商的客製化需求，並沒有一個確定的產業標準。因應台積電等大廠在半導體展談論矽光子，台灣光電暨化合物半導體產業協會（TOSIA）也在8日成立光通訊與矽光子SIG（Special Interest Group），盤點國內光傳輸技術、產業概況及發展機會，爭取標準喊話權。「相較於積體電路是將上億個電晶體微縮於晶片上，使其能夠進行複雜的運算，但線路是電訊號，仍有著訊號耗損以及熱量問題。」方彥翔說。這也是光比電更具優勢的地方。矽光子主要是用來提升大量數據傳輸使用。（圖／翻攝自Wiki）「矽光子」從字面上來說，其實就是將電子結合光子的技術，是一種積體「光」路，由於晶片內資料傳導都是使用可以導光的線路，光就在這些線路中傳來傳去，最終願景是用光訊號全面代替電訊號進行傳輸，就可以實現更高頻寬和更快速度的數據處理，就不用再持續追求更高的電晶體數量，但目前在光電結合上，還牽涉到諸多光電訊號的轉換，因此技術上還有許多面向需克服。台積電是台灣發展矽光子的指標廠，業界傳出，台積電已投入逾200人的研發團隊，與博通、輝達等大客戶共同開發，最快2024年下半年完成，2025年開始量產。而台積電副總余振華則是在8日半導體研發大師座談會表示，「如果能提供一個良好的矽光子整合系統，就能解決能源效率和AI運算能力兩大關鍵問題。這會是一個新的典範轉移。我們可能處於一個新時代的開端。」法人指出，台積電除了開發矽光子技術之外，更同時開發共同封裝光學模組（CPO），透過矽製程的晶片以封裝模式整合光子積體電路（PIC），能將電更快速轉換成光訊號，藉此讓傳輸速度更快。日月光執行長吳田玉則指出，預期矽光子科技將顛覆人類對於科技的想像，並帶來更多生活上的幫助。因為隨著AI應用持續增加，帶動資料中心高速運算及傳輸需求跟著大幅攀升，矽光子科技將成為半導體下一波的產業驅動力。「矽光子科技要能夠突破既有技術門檻，高度仰賴半導體供應鏈的協同合作。」吳田玉強調。工研院電子與光電系統研究所組長方彥翔表示，矽光子還沒有產業標準，台灣應該爭取喊話權。（圖／工研院提供）隨著資料中心的持續提升和AI技術的浪潮，讓原本只是各自發展的矽光子技術因而受到廣泛重視。「現在因為AI需要大量的資料傳輸，矽光子利用光傳輸的優勢就出現了，但也因為之前多是客製化設計，沒有建立產業標準，對於台廠來說，這就是一個新的機會。」方彥翔說。SEMI國際半導體產業協會全球行銷長暨台灣區總裁曹世綸也指出，SEMI特別在台灣成立矽光晶片發展聯盟，積極推動產業共同合作，預期台灣半導體產業在矽光子科技發展上將扮演關鍵角色引領全球。SEMI也指出，「矽光子」可應用於生醫感測、高速傳輸、通訊及電信、量子運算、機器學習、光學雷達等領域。根據調查，全球「矽光子」市場規模將從2022年的126億美元，成長至2030年的786億美元，年複合成長率（CAGR）為25.7%。