AI的爆發,再次推動人類科技往前躍進,然而每一次產業的典範轉移,從來不是線性推進,而是一場結構性的蛻變。在運算能力透過半導體製程取得大幅進展時,傳輸頻寬的發展速度成為AI推進的瓶頸,Nvidia與台積電於是提出使用共同封裝光學(CPO)的矽光子技術,「光進銅退」熱度持續上升,然而數十年來銅線與電訊號構成了半導體與系統互連的基礎,要轉變成光傳輸談何容易?
本期聚焦的AI矽光子技術,正處在這樣的關鍵時刻。生成式AI的爆發,讓運算規模從單顆晶片的競賽,迅速擴張為系統級、叢集級的對決。當GPU、ASIC的數量以萬計堆疊時,真正的瓶頸不再是算力,而是資料能否即時、低功耗地流動。終於凸顯電互連在頻寬、功耗與距離上的先天限制。光,並非新技術,卻在此刻被寄予厚望。從機櫃之間的光纖互連,到封裝內、晶片間的光學I/O,光傳輸逐漸從長距離進化到短距離。但進到晶片互連等級的光傳輸,已不是單點技術的替換,而是整條產業鏈的重組:雷射光源、調變器、矽光
子製程、封裝、測試,乃至系統架構與供應模式,都必須隨之調整。
就像毛毛蟲變成蝴蝶的過程,今日的高速運算與資料中心產業,彷彿正經歷昆蟲從幼蟲、結蛹到羽化成蝶的歷程。全變態(Holometabolism)是昆蟲發育的一種類型,幼蟲和成蟲形態不同,生活方式和生活環境也不一致。蟲體自卵孵化後,從幼蟲到成蟲要經過蛹期,在蛹期體內進行劇烈的組織和器官的改造過程,蛹期過後,成蟲破蛹而出。
光進銅退的蛻變過程注定伴隨陣痛。就像昆蟲在蛹中重構自身,舊有架構被分解、新的器官重新組合,短期的不適,正是為了長期的飛行能力。金屬與電路的傳輸架構,可能就像蠕蠕爬行的毛毛蟲,想要如蝴蝶般美麗的振翅,產業鏈的「變態」與痛苦的調整不可避免。
不過,痛苦會過去,新生會到來。產業人士樂觀預期光互連時代在2027年前後就會翩然而至,屆時,產業分工與地緣競合也會煥然一新。當光逐步取代電,擁有完整光電、製程與封裝能力的產業聚落,將在新一輪競賽中取得關鍵位置。對台灣而言,既是挑戰,也是難得的機會。
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