合聖科技開發出矽光子晶片突破性解決方案

▲ 合聖科技在光電通訊應用及矽光子解決方案相關產品

矽光子(Silicon Photonics)技術，隨著AI GPU系統及51.2Tbps交換機對CPO模組的需求，近來受到產業的高度重視與討論。

成立於2019年的合聖科技，是一家提供光電通訊應用解決方案及矽光子智慧財產權公司，主要產品應用於次世代數據中心、AI GPU系統及FTTX等領域；該公司並規畫於未來2~3年內IPO，正式進入資本市場。

合聖科技2023年在矽光子晶片設計取得重大突破，成功設計出矽光子晶片在半導體雷射封裝及光纖封裝所需的「製程設計套件」(Process Design Kit, PDK)。這些矽光子設計方案可應用在AI GPU系統、數據中心CPO交換機及FTTX網路等應用領域。

合聖科技董事長伍茂仁博士表示，目前在矽光子晶片設計中，最為缺乏且重要的是矽光子晶片的光輸入與光輸出技術，包括半導體雷射封裝至矽光子晶片以及光纖封裝至矽光子晶片的解決方案。公司所開發的矽光子智財，主要在幫助IC晶片公司開發一個完整功能矽光子晶片時，減少開發過程中的設計成本與時間。

合聖科技提出的解決方案包括：一、光纖至矽光子晶片耦光結構(WDM Coupler)PDK：可用在交換機及AI GPU系統，適用產業現行光纖自動化封裝設備，減少光纖數使用，簡化封裝流程及成本。二、DFB雷射至矽光子晶片耦光結構PDK：是業界第一個位移容忍度大於1微米之雷射晶片封裝解決方案，可使用產業現行晶片封裝設備，降低成本，使得矽光子晶片能用在低單價光纖到家/戶及消費產品。三、VCSEL雷射至矽光子晶片垂直耦光結構(Vertical Coupler) PDK：是業界第一個VCSEL晶片可垂直封裝至矽光子晶片解決方案，大大降低VCSEL雷射封裝成本及可能性，可大幅度地擴展了矽光子晶片的應用場域。

伍茂仁博士表示，矽光子的光訊號輸入與輸出，是靠雷射及光纖封裝至矽光子晶片來實現；以目前的方式，在矽光子晶片的使用面積、波長選擇多樣性、以及封裝技術皆碰到瓶頸，無法進一步提高生產效率與降低成本，因此只能應用於高端產品，致使矽光子晶片無法進一步擴大其應用領域，合聖科技開發的PDK則可大幅改善矽光子在光連接的效率與成本。例如：公司所開發的VCSEL雷射至矽光子晶片垂直耦光結構，可以利用於現有的量產封裝設備，這種可以把雷射直接置放在矽光子晶片上的技術，大幅度地減少整個封裝時間與成本，可謂業界突破性的發展。

而此解決方案日前也於日本東京舉辦的第59屆IEEE 電子封裝協會(Electronic Packaging Society)會議邀請演講中發佈，獲得廣泛討論與熱烈迴響；目前已與日本客戶進行合作，助其解決矽光子晶片元件整合上所碰到的挑戰。

伍茂仁博士表示：期待通過這一套創新PDK方案協助客戶快速發展矽光子晶片，在其應用領域及市場開創新的可能性，促使AI GPU系統、次世代交換機對CPO、光纖到家/戶等光通訊、車用光學傳感和生物醫學…等領域應用快速發展。