矽光子被視為HPC未來不可或缺的關鍵技術，也讓光子技術從利基應用走向主流。然而，要滿足龐大的市場需求並不容易，製造商不僅需要新的生產技術，也需要更有效率的產線量測方法。
在矽光子爆紅之前，光子(Photonic)技術原本只是光通訊業內人士關注的話題。透過光子技術將光通訊元件微型化，以便在有限的空間內整合更多通道，提升傳輸效能，一直是光通訊業內主流的技術發展趨勢之一。然而，自從台積電宣布將研發共同封裝光學(Co-package Optics, CPO)技術，以滿足生成式AI所帶來的資料傳輸需求後，光子晶片(PIC)突然變成各方矚目的焦點，因為PIC是CPO，或廣義的矽光子技術中，不可或缺的關鍵零組件。
除了與光相關的測試之外，由於資料中心客戶對頻寬的需求持續成長，導致元件製造商在電的領域，同時也得面對更嚴格的測試規範，以及更複雜的調變技術。對測試設備相關業者而言，如何協助客戶同時應對光、電兩個領域的測試挑戰，將是矽光子時代必須回應的課題。
從晶片級走向晶圓級 矽光子ATE後勢可期
是德科技(Keysight)資深技術專案經理林昭彥(圖1)指出，光子技術不是最近才問世，光通訊產業在這類技術上，已經耕耘了一段相當長的時間。很多台灣的光通訊零組件業者以及網通設備廠，都已經對光子技術有一定的掌握度。
圖1 是德科技資深技術專案經理林昭彥表示，光電異質整合將對量測儀器帶來橫跨兩個領域的挑戰
但矽光子這種結合矽晶片與光子晶片的異質整合元件，跟現有光通訊產業所使用的純光子技術，有很大的不同。因為矽光子需要實現光電整合，因此其技術複雜度更高。同時，對執行異質整合的封裝測試(OSAT)業者或晶圓代工廠而言，測試的壓力也更高，因為異質整合完成後的元件，到了系統客戶端，很多測試項目將無法進行。但如果要在封裝過程中同步進行這些測試，會拖慢生產效率，增加成本。因此，半導體製造業者需要更有效率的測試方案。
整體來說，要實現矽光元件的量產，半導體元件製造商必然要導入自動化測試設備(ATE)進行晶圓級量測，否則生產效率將追不上市場需求。這也意味著測試時使用的治具(Fixture)與探針(Probing)，會跟使用單機儀器進行晶片級量測截然不同，因此林昭彥預期，治具跟探針卡等配套方案供應商，在這個轉換過程中會遇到不少挑戰，但其中蘊含的商機也相當可觀。
是德科技行銷處資深專案經理吳哲樂(圖2)補充，ATE是高度客製化的系統，跟標準單機儀器不同，因此，儀器供應商必須與半導體製造商跟ATE設備供應商保持緊密合作，共同開發針對產線需求量身打造的方案。
圖2 是德科技行銷處資深專案經理吳哲樂表示，要滿足矽光子量產測試需求，ATE是必然的發展方向
目前是德除了提供單機儀器跟相關測試軟體外，也很樂意跟ATE設備商或終端用戶(晶圓代工、OSAT廠)直接合作。例如ATE設備商若想在自家產品中整合某些測試功能，是德可以提供對應的光學測試單機儀器；如果客戶希望簡化供應鏈，由是德提供一站式的ATE解決方案，是德也有針對自動化量測需求打造的NX5402A平台，可實現全自動化的矽光子測試。
值得注意的是，除了是德之外，在光通訊領域也擁有完整產品線的安立知(Anritsu)，也正在積極布局ATE。但據了解，安立知傾向與ATE設備商合作，現階段不打算推出一整套ATE系統。被艾默生(Emerson)購併的NI，由於本來就已經在ATE領域有相當全面的布局，因此針對矽光子產線測試，該公司已經與客戶合作，為其打造量身訂做的ATE系統。由此可知，為滿足矽光子量產測試需求，每家儀器商都必須提供ATE型態的測試方案，只是不同供應商採取的策略有所差異。
頻寬升級腳步不停歇 EIC測試也有新挑戰
除了光學鏈路訊號測試外，在電氣訊號測試方面，也有新的挑戰出現。畢竟，在訊號光化的同時，市場對頻寬的需求也在不斷提升，電子晶片(EIC)的性能提升不能停下腳步。在EIC方面，PAM 6調變將是未來幾年高速訊號領域最重要的議題。
Marvell雲端光通訊資深副總裁暨技術長Radha Nagarajan就指出，為了滿足雲端資料中心客戶對頻寬的新需求，從224G時代開始，在訊號調變方面，業界必須開始為從PAM 4升級到PAM 6做準備；到448G時代時代，高速網路訊號採用的調變機制，應該會全面轉向PAM 6。
林昭彥也認為，224G已經是PAM 4與PAM 6共存的一代，448G全面轉向PAM 6的趨勢已經相當明顯。從訊號一致性的角度來看，這個升級是不利的，因為PAM 6的位元錯誤率(Bit Error Rate)將明顯高於PAM 4，導致頻寬中必須保留更多冗餘，才能保證網路的性能表現。事實上，高速訊號領域常說的224G或448G頻寬，就是200G或400G乙太網，多出來的尾數就是為了應對位元錯誤所保留的冗餘。
但業界也沒有其他選擇，因為電氣訊號的實體頻寬已經很難再有明顯突破，不像光通訊技術的實體頻寬，還有很大的提升空間。因此，若要酬載更多資料封包，業界只能導入更複雜、更先進的調變機制，並以保留更多冗餘來解決誤碼問題。
因此，從量測的角度來看，矽光子是一個雙重考驗的時代，元件製造商一方面必須提高光通訊測試的效率，另一方面還得面對越來越具挑戰性的電氣測試規範。但挑戰之所在，也就是機會之所在。能克服挑戰的業者，就能掌握巨大的商機。