【產業評析】ECTC 2025:矽光子與晶片封裝技術共舞,掀起AI運算與高速互聯革命
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2025年電子元件技術大會(Electronic Components and Technology Conference, ECTC)成為全球半導體與光電科技關注的焦點。今年大會不僅展現最新封裝與材料技術,更聚焦於矽光子(Silicon Photonics)、CPO(共封裝光學)與異質整合等前瞻主題,吸引超過400篇論文發表與逾百家國際參展商參與。
ECTC 2025重點整理
今年大會設有12項主題,共計包含36場次的技術交流會,與超過涵蓋異質整合、混合鍵合(Hybrid Bonding)、2.5D/3D封裝、扇出式封裝(FOPLP)及光電元件整合等。特別值得注意的是由AIM Photonics主辦的CPO技術論壇,邀請John Bowers與David Harame等業界領袖分享量子點雷射、混合雷射整合與多專案晶圓(MPW)設計經驗。
眾多光電與封裝設備大廠齊聚展場,包括Brewer Science展出支援III-V材料的暫時鍵合材料;EVG則展示其在混合鍵合與3D鍵合領域的晶圓處理設備;Imec則帶來300mm中介層封裝平台,可整合成多種異質晶片。此外,AIM Photonics亦展示其新一代PIC(光子積體電路)原型平台,融合Synopsys設計工具與雷射整合模組。
隨著AI與HPC(高效能運算)需求急遽上升,傳統電性互連無法滿足高頻寬與低延遲需求。CPO技術透過矽光子模組與IC晶片共同封裝,大幅降低訊號損失與功耗。ECTC現場多項展示指出混合鍵合與chiplet架構正是實現CPO的關鍵技術。
矽光子產業最新進展
根據IDTechEx與BusinessWire報告,2025至2035年間PIC市場將呈現爆發性成長。應用涵蓋資料中心、5G通訊、AI加速器、量子運算、自動駕駛LiDAR與生物感測。PIC具備低功耗、小尺寸與高整合特性,成為次世代晶片與感測技術的重要平台。
因此,在本屆展會上,可看到Lightmatter、Ayar Labs、Celestial AI等新創企業積極開發光子interposer與chiplet,改善AI記憶體瓶頸與互連延遲。Nvidia於GTC 2025發表Spectrum-X與Quantum-X光互連技術,AMD亦宣布併購Enosemi補齊矽光子設計能力。上述企業皆將CPO視為AI運算基礎設施之關鍵元件。
除了雷射與波導技術外,薄膜鈮酸鋰(TFLN)、鈦酸鋇(BTO)等新材料逐漸獲得青睞,混合平台可望實現更高頻寬與更低能耗。TDK近日發表具20皮秒響應的spin photodetector,也展示光子感測器應用潛力。
另外,隨著光子設計進入EDA(電子設計自動化)領域,Synopsys等工具供應商推出OptoCompiler等平台,改善光電整合流程。混合鍵合技術與多層通孔製程成為光電封裝瓶頸的解方,國際合作(如工研院與Brewer Science)正積極開發量產解決方案。
應用場域擴大與商業潛力
由於AI模型規模快速擴張,使得資料中心對高速互連的需求爆發。CPO與矽光子chiplet能有效降低傳輸延遲與功耗,為未來AI加速平台提供支撐。Nvidia提出的Spectrum-X布線架構已納入主要AI GPU平台設計。由於矽光子的興起,已經可以看到以下幾個場域的應用:
ECTC 2025重點整理
今年大會設有12項主題,共計包含36場次的技術交流會,與超過涵蓋異質整合、混合鍵合(Hybrid Bonding)、2.5D/3D封裝、扇出式封裝(FOPLP)及光電元件整合等。特別值得注意的是由AIM Photonics主辦的CPO技術論壇,邀請John Bowers與David Harame等業界領袖分享量子點雷射、混合雷射整合與多專案晶圓(MPW)設計經驗。
眾多光電與封裝設備大廠齊聚展場,包括Brewer Science展出支援III-V材料的暫時鍵合材料;EVG則展示其在混合鍵合與3D鍵合領域的晶圓處理設備;Imec則帶來300mm中介層封裝平台,可整合成多種異質晶片。此外,AIM Photonics亦展示其新一代PIC(光子積體電路)原型平台,融合Synopsys設計工具與雷射整合模組。
隨著AI與HPC(高效能運算)需求急遽上升,傳統電性互連無法滿足高頻寬與低延遲需求。CPO技術透過矽光子模組與IC晶片共同封裝,大幅降低訊號損失與功耗。ECTC現場多項展示指出混合鍵合與chiplet架構正是實現CPO的關鍵技術。
矽光子產業最新進展
根據IDTechEx與BusinessWire報告,2025至2035年間PIC市場將呈現爆發性成長。應用涵蓋資料中心、5G通訊、AI加速器、量子運算、自動駕駛LiDAR與生物感測。PIC具備低功耗、小尺寸與高整合特性,成為次世代晶片與感測技術的重要平台。
因此,在本屆展會上,可看到Lightmatter、Ayar Labs、Celestial AI等新創企業積極開發光子interposer與chiplet,改善AI記憶體瓶頸與互連延遲。Nvidia於GTC 2025發表Spectrum-X與Quantum-X光互連技術,AMD亦宣布併購Enosemi補齊矽光子設計能力。上述企業皆將CPO視為AI運算基礎設施之關鍵元件。
除了雷射與波導技術外,薄膜鈮酸鋰(TFLN)、鈦酸鋇(BTO)等新材料逐漸獲得青睞,混合平台可望實現更高頻寬與更低能耗。TDK近日發表具20皮秒響應的spin photodetector,也展示光子感測器應用潛力。
另外,隨著光子設計進入EDA(電子設計自動化)領域,Synopsys等工具供應商推出OptoCompiler等平台,改善光電整合流程。混合鍵合技術與多層通孔製程成為光電封裝瓶頸的解方,國際合作(如工研院與Brewer Science)正積極開發量產解決方案。
應用場域擴大與商業潛力
由於AI模型規模快速擴張,使得資料中心對高速互連的需求爆發。CPO與矽光子chiplet能有效降低傳輸延遲與功耗,為未來AI加速平台提供支撐。Nvidia提出的Spectrum-X布線架構已納入主要AI GPU平台設計。由於矽光子的興起,已經可以看到以下幾個場域的應用:
- 由於矽光子模組具備高頻寬特性,成為5G/6G基礎建設中核心零組件。Imec與Ayar Labs等單位已展示10+ Tbps通訊模組雛形。
- 車用LiDAR與邊緣感測小型化、整合化的光子模組可應用於自駕車感測平台。光子LiDAR技術具備高精準度與低成本潛力。
- 醫療與生技 PIC用於即時檢測、生化反應分析與DNA定序已有初步成果,將成為可攜式醫療設備的關鍵技術之一。
HPC 與網路系統中光子整合
ECTC中有一場由 IEEE EPS Heterogeneous Integration Roadmap(HIR)主辦的專題工作坊,聚焦「HPC 與網路系統中光子整合」的前瞻挑戰與策略。直接針對高效能運算與資料中心網路系統的光電融合需求展開。
討論專題圍繞以下重點:
- Co‑packaged Optics (CPO):導入挑戰與路徑,包括混合鍵合、共封裝熱管理與功率供應要求。
- 晶片間光互連架構:結合 photonic chiplet、光子 interposer 與 UCIe 標準的可行性。
- 熱與功率控制:於 HPC 算力急速提升情境下,CPO 架構帶來的額外熱密度挑戰與新技術需求。
- 設計工具與生態系:強調 EDA 與光子元件設計工具的整合,以及軟硬體協同設計的重要性。
與會專家表示,CPO 能顯著降低傳輸延遲與能耗,並提高頻寬密度。但是要成功整合,需克服封裝熱擴散、電源管理、訊號完整性與製程成本等挑戰。故講者特別提出「設計 co‑optimized 晶片與封裝」的必要性。
另外,HPC 伺服器需大量低延遲、高頻寬的光電互連。光子 chiplet + UCIe 標準 + 光互連 interposer 的整合設計,具未來市場潛力,但仍待整體封裝平台能量產、量測驗證。
與會專家建議跨領域合作是關鍵,光子材料供應商、晶片設計者、封裝整合者與 EDA 工具商需形成共同開發生態系。這樣才能推動光電元件從樣品驗證進入產線製造,並形成 HPC 雲端系統可大規模採用的統一架構。
而多位參與者表示,「熱控設計與功耗管理」是 CPO 商業化的最後一哩路。若後續能有示範原型,例如搭載光互連的 GPU 模組或 HPC 晶片板卡,將大幅提升市場對 CPO 的信心。
由此可見,光互連從半導體封裝場域已推向整體系統結構,尤其聚焦 AI/HPC 與資料中心基建。這場高密度技術討論為 CPO 商業化路徑,提供完整技術視角,包括從光子介面設計與互連標準、到功率散熱與封裝製程,再到跨領域設計工具與生態衝突,這也凸顯台灣半導體產業若能掌握此波 CPO 封裝關鍵技術,將具備未來 HPC 與資料中心整機參與的競爭優勢。
在論壇中,工研院(ITRI)也在ECTC與Brewer Science共同登台,發表關於「多層電子封裝」研究成果,內容包括利用轉印 Cu/聚合物混合鍵合技術,實現高效疊層通孔(stacking vias)架構,以及Fan‑Out Wafer‑Level Packaging(FOWLP)工藝可靠性分析方案,展示高精準度與可靠性控制能力。這些研究突顯台灣在光電封裝材料研發上的實力,也展現與國際研究機構imec的合作深度。
挑戰與展望
就目前來看,製造成本與良率仍是需要克服的首要之務。高複雜度製程導致製造成本居高不下,封裝與量測可靠性仍待解決。需建構完整產業鏈並導入先進設備與材料技術。
其次是標準化與生態系統建置,如UCIe等開放互連標準為跨廠間協作提供契機,但光電整合仍缺乏統一設計語言與EDA支援。
國際政經風險也仍舊存在,材料供應與產業政策受地緣政治牽動,國際技術自主化趨勢顯現,需強化本地製造與研發能量。
從上述來看,ECTC 2025 揭示了一個明確訊號,即在AI、資料中心、通訊與生醫等高科技應用帶動下,矽光子與CPO將在未來10年重塑半導體封裝與運算架構。技術創新正逐步克服瓶頸,生態系統亦加速成形,2025–2030將成為光子晶片實現大規模商用的關鍵窗口。臺灣相關產業可把握此趨勢,結合封裝製造與材料技術優勢,在下一世代運算平台中發揮關鍵作用。
未來台灣產業與學研界可進一步針對混合鍵合加上光互連prototyping,開發與 UCIe 相容的光子 chiplet 標準,並強化散熱設計、封裝量產與驗證能力,以提升在全球HPC供應鏈中的關鍵地位。