矽光子技術已成為中美科技戰的新焦點。中國政府投資巨額資金,旨在突破西方技術控制並減少對外依賴,而美國則透過《晶片與科學法案》和NIST標準化工作,強化美國業者在矽光子領域的技術領先地位。台灣也不甘落後,藉由「晶創臺灣方案(TCIIP)」投入重資,推動國際合作,努力成為全球晶片設計的領導者。這場科技戰不僅改變了全球技術格局,也促進了矽光子技術平台相關產業的快速發展。
中國大陸矽光子能繞過西方技術控制嗎?
中國政府最近對矽光子技術高度重視,將其視為繞過西方技術控制的一種方式。在中國《第十四個五年規劃綱要(2021-2025年)》和《2035年願景規劃》中都提到了矽光子技術。據美國戰略與國際研究中心(CSIS)2024年1月12日發表新文章指出,中美科技戰的新戰場可能是矽光子技術。根據路透社報導,中國政府將建立一個國家支持計畫,目標定為3,000億元人民幣的新國家支持投資基金,將超過了2014年的1,387億元人民幣和2019年的2,000億元。該基金將主要專注於推動晶片核心技術的國產化,並以IC設計為核心,重點發展開源架構,推動物聯網相關晶片的開發。基金的方向是採用RISC-V開放CPU架構,結合物聯網技術(不同於Intel處理器所採用的CISC指令集架構),以實現自主發展,減少美國技術限制帶來的風險。這個基金得到了中國財政部、國開金融、中國菸草總公司和中國電信等單位的支持,並已向中芯國際、華虹半導體、長江存儲等主要晶片代工廠,以及若干規模較小的公司提供財務援助。
由此可以發現到中國政府對其半導體產業的重大投資是一項具有深遠影響的戰略措施,涵蓋經濟、技術和地緣政治層面。這表明中國政府決心成為半導體產業的主要參與者,並減少對外部資源的依賴,進而改變國內和全球格局。鑑於出口管制和國家安全問題,中國的目標是實現半導體生產的自給自足。此外,中國對晶片製造設備的投資可能會對全球半導體供應鏈產生影響,改變供應動態,並影響全球各個產業。
重振美國科技領先的優勢
在美國主要是透過國家標準與技術研究院((NIST)等機構,制定矽光子技術相關的政策。2022年簽署的《晶片與科學法案》是針對振興美國半導體產業的重要政策措施,也包括矽光子技術在內,該法案為總計高達2,800億美元的補貼法案,其中527億美元將用作直接的財政補助,提供給在美國國內的半導體製造商進行生產設施建設,並計畫在5年內授權超過1,700億美元的預算以促進美國的矽光子技術科學研究。對於下一代運算和通訊系統來說非常關鍵,藉此可減少對外國半導體生產的依賴,並加強美國在全球技術供應鏈中的地位。
目前NIST正與產業領導者和學術機構密切合作,共同制定矽光子的標準。並指出標準對於確保互通性、降低成本以及促進光積體電路(PIC)商業化的關鍵地位。NIST的參與包括建立先進的標準和測試方法,以應對高速光傳輸技術,並推動電子與光電設計自動化(EPDA)工具的標準化,以加速技術創新及增強美國業者在全球市場中的競爭力。
美國政府也持續支持公私部門之間的合作,如NIST與AIM Photonics合作開發提供改良版的光子晶片設計,此晶片設計將使晶片速度高達110 GHz,比大多數光子晶片目前25GHz的運算速度提高了四倍多,這些晶片是雷射導引飛彈、醫療感測器、光纖網路和其他高效能運算設施的關鍵模組。另外NIST也與Google建立了新的開源晶片合作夥伴關係,預計將打造多達40種不同的電路設計,將提供研究人員和製造商製造出便宜數百倍的晶片,初始生產成本以及首次上線生產成本將由Google支付。
奠基臺灣成為全球晶片設計的主導力量
晶片已經成為驅動全球科技產業發展的核心,國家科學及技術委員會在去(112)年宣布了一項雄心勃勃的計劃「晶創臺灣方案Taiwan Chip-Driven Industrial Innovation Program (TCIIP)」,規劃未來十年投入3,000億新台幣(93億美元)經費,運用於生成式AI、晶片以帶動各行各業創新。TCIIP 的目標之一是吸引國際資本和公司,促進與全球夥伴的合作關係,推動技術進步並突破可能的界限。此外,該計劃係借重國內半導體產業的優勢,值此關鍵時刻與國際社會合作,使台灣成為全球晶片設計領域的主要參與者,另一方面強化未來的技術競爭力與培育人才,推動其成為全球晶片設計的主導力量。
結論
從中國大陸和美國都在大力推動矽光子技術中可發現,中美兩國積極搶占全球半導體產業領導地位。矽光子技術將在未來10年中成為推動全球科技發展的關鍵驅動力。對台灣而言,它是提升國家科技實力、促進經濟發展的戰略性技術。透過扶持IC設計工具的生態系與關鍵技術自主,促進上下游企業的共同發展,加快先進封裝、異質整合技術的結合,提升晶片製造的附加價值,促進新技術的商業應用,並吸引國際企業的技術合作和投資,擴大在全球半導體IC設計的群聚效應。由於矽光子技術的廣泛應用將需要大量高端階技術人才,應積極推動大學和研究機構與企業的合作,設立專業培訓養成計畫,鼓勵青年人才進入矽光子相關領域。透過人才培育與技術研發的雙管齊下,以促進未來科技發展。