在 AI 時代，晶片的速度成為一切創新的基石。但是，當資料量爆炸成長、運算越來越快，過去數十年支撐科技發展的金屬導線，卻遇上了物理極限。要如何讓資訊在晶片裡「跑得更快」，還能「跑得更遠」？世界開始尋找新解方。其中最受矚目的，就是讓光取代電子，也就是所謂的「矽光子」（silicon photonics）。
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不過，這項技術要如何從實驗室變成便宜、好用、買得到的商品？答案可能就在臺灣。 這一次，臺灣不只代工，更試圖用我們擅長的「異質整合」技術，走出一條不同於傳統大廠的新路，定義光晶片的製造標準。
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Intel 20 年布局的矽光子生態系
矽光子並不是橫空出世的新技術，而是一場跨越數十年的產業長跑。
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1990 年代，人們第一次嘗試把光學元件微型化，那時還被稱為「基底光學」。2000 年前後，Intel 大力投入矽光子技術，推動完整的 S矽光子平臺，使「在矽上整合光學元件」成為產業主流方向。
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最早，Intel 的路線可稱作「單晶片整合」（monolithic），這就是「第一條路」。他們試圖用「加法」的概念，讓發光元件直接從矽晶片上「長」出來。但這就像要在石頭上硬種出花朵，因為兩種材料的原子排列（晶格）天生不合，導致技術難度極高，難以量產。
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因此，後來業界又發展了「混合整合」（hybrid integration）的方式，可看作是「第二條路」。這比較像「減法」：將一整片昂貴的三五族（發光材料）晶圓，直接貼合到矽晶圓上，再像雕刻一樣，把不要的部分蝕刻掉，只留下需要的發光線路。但問題在於「太浪費」，那些被挖掉的昂貴材料都變成了廢料，且只要貼合過程有一點瑕疵，整片晶圓就可能報銷，成本始終居高不下。
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而臺灣要走的「第三條路」，則是「異質整合」（heterogeneous integration）。這不再是加法或減法，而是「組裝」（Packaging）。簡單來說，就是發揮臺灣供應鏈的極致優勢，分別製造最好的「光積木」與「電積木」，先確認每一顆積木都是好的，再透過先進封裝技術把它們完美地「黏」在一起。
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合聖科技董事長暨總經理伍茂仁直言：「選矽，最主要的用意，就是借重半導體產業鏈的優勢。」矽晶圓已被大量用於 CMOS（互補式金屬氧化物半導體） 製程，尺寸能做到 12 吋，代表更大的面積、更高的良率與更低的成本。相較之下，三五族材料的晶圓多還停留在 4 吋到 6 吋，價格昂貴，也難以支撐大規模光通訊市場。
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國立中山大學光電工程學系邱逸仁教授則從系統整合的角度補充：「把光的元件放進 CMOS 裡，才能完全套用 IC 的生產流程，讓每個光子元件變得便宜。」
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對臺灣來說，最重要的事情是不能再走 Intel 的老路。伍茂仁董事長指出，為了避開 Intel 早期投入設下的專利壁壘，全球正積極開拓「第三條方法」 。這正是臺灣的機會，利用我們強大的製程與封裝能力，走出一條不同於美系大廠、具備高良率與成本競爭力的新路徑。
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在國外，一顆光晶片的設計、製造到封裝，可能需要跨越不同國家，耗時數月，想超前 Intel 極為困難；但在臺灣，從新竹的設計聚落、臺中的精密機械到臺南的先進封裝，這條全球最密集的半導體走廊，讓所有製程都能在「高鐵一日生活圈」內完成。這種獨一無二的「群聚效應」，讓臺灣能以比競爭對手更快的速度修正錯誤、迭代產品，才是臺灣「第三條路」能成功的真正底氣。
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台積電的秘密武器：微環調變器與 CPO
在這場開拓新路徑的戰役中，臺灣已經拿出了世界級的武器。邱逸仁教授表示：「我們的強項不是某一項技術，而是能把材料、光學、製程串起來。」讓光真正走進晶片。
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首先是製程上的突破。相比國外普遍使用體積龐大的 Mach–Zehnder 調變器，台積電選擇了難度更高、但體積更小的「微環調變器」（Micro-Ring）。在寸土寸金的晶片上，體積就是效能。傳統的 Mach–Zehnder 像是一條長直的跑道，雖然訊號穩定但佔空間；而微環調變器則像是一個精巧的圓環，光在裡面繞圈就能完成訊號調變，極大地節省了面積。但困難在於，這個圓環對溫度極度敏感，只要製程稍有誤差或溫度微幅變化，光就會「跑偏」。
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伍茂仁董事長指出：「台積電的微環調變器一做出來，大家就發現這件事能真正量產。」這不只是製程能力的展現，更證明了臺灣有能力將高難度的光學元件，變成可量產的標準品 。
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除了把元件做小，臺灣「第三條路」成功的另一關鍵，在於如何把這些元件「組裝」起來。這就是台積電的另一項殺手鐧 CPO（共同封裝光學）。在這方面，台積電以 CoWos 家族技術領先全球，已被主要 GPU 與網通公司採用，等於讓臺灣成為光電整合不可或缺的樞紐 。
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伍茂仁董事長進一步補充，在業界，真正的難題是要讓這種貼合後的光源「可量產、可預測」，而不能只靠運氣碰到好晶片。為此，許多公司會先確認雷射晶片是好的，才把它封裝到矽光子晶片上；接著再仰賴精密的耦光結構，讓光有效率地進入矽的波導中。
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這就是臺灣的優勢，不管「理論上」有多少困難，我們總是能「做得出來」，這種工匠精神讓我們在「技術」上處於領先，但「技術」源於「理論」，沒有理論發展，就沒有新的技術。
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從「製造大國」走向「光學大國」
臺灣的製造能力無庸置疑，這也是目前臺灣能在矽光子產業，占有一席之地的原因，伍茂仁董事長表示：「矽光子要真正走向市場，一定需要能量產的技術與穩定的供應鏈，這正是臺灣最熟悉的事情。」而臺灣恰好在這條供應鏈的每一段擁有深厚積累，從晶圓製造、光學調變器，到先進封裝，都形成獨特而稀缺的整合能力。
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然而，正因為臺灣已經將「製造（How）」做到了世界第一，為了在下一個世代繼續領先，我們必須開始掌握「原理（Why）」。這就是為什麼我們必須從「做得出來」推向「做到最好」。
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邱逸仁教授提醒，矽光子並非純工程問題，而是科學與技術的融合：「如果沒有紮實的物理與材料基礎，就很難理解光與矽如何真正合作。」這句話點出了臺灣真正的挑戰，如何在維持製造實力的同時，持續投資更長期、更前瞻的基礎研究。
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這句話點出了臺灣真正的挑戰：我們過去習慣解決工程問題，現在必須開始解決科學問題。 這並非否定過去的工匠精神，而是將「工匠的巧手」與「學者的腦袋」結合。這種碰撞，才是臺灣在矽光子這場長跑中，能從「代工者」轉型為「規格制定者」，保持領先的關鍵。
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對過去成功路徑的依賴，讓臺灣太習慣解決「製造問題」，而這次矽光子的變革似乎是個訊號，提醒我們必須開始解決更基礎的「科學問題」，這種工匠思維與學者思維的碰撞，是「創造性破壞」的發動器，更是臺灣能否在下一輪競爭中保持領先的關鍵。
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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；研究顧問團隊｜合聖科技董事長暨總經理伍茂仁、國立中山大學光電工程學系邱逸仁教授；責任編輯｜曹盛威、洪孟樊）