想像一下，你剛剛入手了一輛千匹馬力的頂級法拉利，興致勃勃地發動引擎，準備大顯身手。然而，高速公路塞車，你跟其他房車塞在一起，時數只有 20 公里，白白浪費了法拉利的千匹馬力。
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這就是當前 AI 發展最尷尬的現狀，我們的「算力」已經像那臺法拉利一樣有千匹馬力；但負責搬運資料的「傳輸通道」，卻像是幾十年沒拓寬的舊公路，永遠都在塞車。
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「你算得再快，資料傳不出去也是浪費。」國立臺灣科技大學光電工程研究所講座教授、同時也是異質整合矽光電晶片研發中心主任的李三良教授，一語道破了這個困境：「如果不解決傳輸的塞車問題，AI 的發展就會被硬生生地卡住。」
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當電子在銅線裡跑不動、甚至跑到發燒時，科學家們將目光轉向了宇宙中速度最快的使者——光。是時候換掉那條擁擠的銅線道路，改用一條沒有摩擦力、頻寬無限的光速通道了。這，就是現在科技圈最熱議的關鍵字：「矽光子」（silicon photonics）。
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老兵的新戰場
提到矽光子，如果你以為這又是哪個實驗室昨天才發明的新玩意，那可就誤會大了。「這當然不是新的，」李三良教授笑著回憶，「早在我是學生的時代，就已經有這個概念了。」事實上，將光與電結合的想法已經存在了數十年，科學家們一直試圖將光的元件縮小放進晶片裡，來提升資料傳輸的速度。
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那麼，為什麼這個老兵在冷板凳上坐了三、四十年，直到今天才突然爆紅？答案很現實：是被逼出來的。
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過去，銅線傳輸雖然有極限，但對於我們傳傳 Email、看看 YouTube 來說，已經綽綽有餘。在那個光學元件既昂貴又難以駕馭的年代，產業界對矽光子的態度是殺雞焉用牛刀。
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但 AI 時代的來臨改變了一切，AI 模型動輒數千億個參數，訓練資料量高達數十個 TB，這些數據在晶片與晶片、機櫃與機櫃之間高速流動。傳統的銅線在這種高負載下，不僅訊號衰減嚴重，更會產生巨大的熱能。資料中心面臨的選擇不再是貴不貴，而是能不能運作。當需求量從一百顆變成一億顆，當散熱與能耗成為 AI 運行的關鍵，才終於是矽光子大展身手的時刻。
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<div class="jsx-3968805167 relative overflow-hidden"><img decoding="async" class="jsx-3968805167" src="https://www.charmingscitech.nat.gov.tw/backend/wp-content/uploads/2025/12/1-1_670x460.jpg" />
<div class="jsx-3968805167 absolute w-full left-0 bottom-0 p-4 text-white text-[13px]" style="background: rgba(0, 0, 0, 0.66); display: block; line-height: normal;">國立臺灣科技大學光電工程研究所李三良講座教授，專長涵蓋光電元件、光纖網路及半導體雷射等領域。</div>
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核心技術：樂高積木般的異質整合
然而，在美好的藍圖背後，藏著一個尷尬的先天缺陷：矽，也就是石頭，它天生是不會發光的。
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「矽這個材料本身並不適合做發光元件，」李三良教授解釋道。早期的解決方案是尋找其他材料，例如磷化銦，很會發光，但無法像矽一樣利用現有成熟且便宜的 CMOS 半導體製程大規模生產。
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於是，「異質整合」成為了救世主。
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這就像是在玩樂高積木。我們利用最成熟的矽晶圓來做地基，製作光的路徑和其他控制元件；然後，我們將其他材料做好的雷射光源，透過先進的封裝技術黏到這個矽基底上。李三良教授比喻，這就像是把法拉利的引擎裝進了最堅固耐用的房車底盤裡，既擁有光的優勢，又享受了矽製程的量產紅利。
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<div class="jsx-3968805167 absolute w-full left-0 bottom-0 p-4 text-white text-[13px]" style="background: rgba(0, 0, 0, 0.66); display: block; line-height: normal;">AI 的快速發展，帶動了高傳輸效率的需求。龐大的數據急需新的傳輸方式，以達成更高速運算的目標。</div>
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光與電的愛恨情仇
在李三良教授的課堂上，有物理系背景的學生提出一個拷問：「老師，電腦運算是電，傳輸如果改成光，那豈不是要先把電訊號轉成光訊號傳一段，到了目的地又要再轉回電訊號？這多出來的兩道轉換手續，難道不會消耗能量？不會延遲嗎？為什麼不一路以電傳輸到底就好？」
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「的確，任何形式的能量轉換都會有損耗。但這是一個權衡的問題。」李三良教授分析道。如果是短距離，銅線絕對是王者，簡單又便宜。但隨著傳輸速率飆升，銅線在高頻下的阻抗會變得極大。
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這就像是在泥濘裡推車，你必須耗費巨大的力氣，而這些力氣大半都變成了熱能。相比之下，光纖就像是一條溜冰道。雖然你在起點穿溜冰鞋和終點脫溜冰鞋需要花點力氣，但中間那段滑行的過程幾乎不費力。
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「現在的狀況是，我們已經到了那個黃金交叉點。」李三良教授指出，為了推動銅線高速傳輸所浪費的驚人能量，已經遠遠超過了光電轉換的成本。換句話說，雖然轉換有代價，但相比於銅線的高耗能與高發熱，走「光路」已經變成了一個不得不做的划算選擇。
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未來的電腦：從傳輸到運算的版圖擴張
矽光子既然這麼好用，人類的野心，絕不僅止於把網路線換成光纖。依據李三良教授的描繪，這場革命將分為三個階段逐步改變我們的數位世界：
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<li>第一階段：機櫃間的高速公路 
這是目前已經發生的階段。在資料中心裡，伺服器機櫃與機櫃之間的連接，已經大量採用光纖取代電纜。這是為了解決最長距離的傳輸瓶頸。</li>
<li>第二階段：機箱內的微血管 
下一步，光將進入機箱內部。例如 GPU 與記憶體之間的溝通，將不再依賴主機板上的銅箔線路，而是透過矽光子中介層。這將大幅降低延遲，讓記憶體能跟上 GPU 的超快運算。</li>
<li>第三階段：晶片內的光腦夢 
這也是最科幻的一步。未來，我們是否能用光來直接做運算，打造傳說中的「光腦」？</li>
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「光運算一定會發生，但它不會完全取代電腦，」李三良教授語帶保留但也充滿期待。光非常適合做某些特定的數學運算，速度快到不可思議且幾乎不耗能。
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但李三良教授也提醒，光有一個致命的「性格缺陷」：它是個過動兒。
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「光是停不下來的」，李三良教授生動地形容。電子可以安靜地待在電容裡形成記憶體，但光一旦產生，就必須以光速前進。這意味著光沒有暫存資料的能力，你不能叫光停在原地等你算完下一步。因此，未來的電腦不會是純光腦，而是光電混合的混血兒。讓擅長邏輯與記憶的電負責大腦思考；讓擅長速度與傳輸的光負責神經傳導與特定運算。各司其職，才是正解。
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臺灣的機會：站在巨人的肩膀上
在這場全球矽光子技術競賽中，臺灣的位置在哪裡？
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如果是在二十年前，講到光學技術，臺灣可能連歐美的車尾燈都看不到。「那是因為以前是純光學的時代，技術落後人家十年也不誇張。」李三良教授坦言。
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但劇本現在改寫了。當矽光子走向晶片化，戰場就從光學實驗室轉移到了晶圓廠——而這正是臺灣的主場。
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「我們非常幸運，」李三良教授說道，「因為我們有一座護國神山。」
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現在的矽光子不再是單打獨鬥，而是需要跟最先進的二奈米、三奈米 AI 晶片封裝在一起。這種高難度的異質整合封裝技術，全世界幾乎只有臺灣做得最好、產能最大。
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於是，全球大廠別無選擇。NVIDIA 要做最強的 AI 晶片，就必須找台積電；AMD 要做最高效的光傳輸，也得依賴臺灣龐大的半導體供應鏈。過去是因為量太少，臺灣大廠不願意做；現在是量大到「非臺灣做不可」。產業鏈自動繞著臺灣重組，這是一個千載難逢的歷史機遇。
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矽石器時代的文藝復興
最後，李三良教授開了一個充滿哲理的玩笑：「這可以說是另一種『石器時代』的來臨，因為矽就是石頭嘛。」
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但這顆石頭，現在被賦予了光的速度。
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從資料中心的伺服器，到未來可能戴在你手上的光學式血糖機，甚至是你眼鏡上的 AR 顯示器，矽光子的應用將無所不在。當電子終於跑不動的時候，光子接過了接力棒。這不僅是技術的更迭，更是一場關於速度、能耗與極限的文藝復興。而這場革命，正在臺灣的晶圓廠裡，安靜而光速地發生著。
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（客座總編輯｜國立臺灣科技大學光電工程研究所 李三良講座教授；責任編輯｜曹盛威、洪孟樊）