根據TrendForce觀察，AI 資料中心對800G以上高速光通訊模組的需求正快速攀升，不僅推升整體光通訊市場規模，也讓上游雷射元件供應不足的問題浮現。由於EML雷射光源供應商少、產品設計複雜，相關業者很難快速擴張產能；NVIDIA大舉掃貨，更進一步讓供需失衡情況進一步惡化。

AI需求爆發　EML產能擴張追不上

TrendForce研究副總儲于超(圖1)指出，EML雷射元件不只是雷射光源，而是整合了調變功能的雷射光源，因此其製程相當複雜。也因為這個緣故，在AI應用大爆發的今天，EML的產能擴張速度很明顯落後於市場需求。

儲于超透露，EML元件主要供應商如Lumentum、Coherent(Finisar)與三菱(Mitsubishi)等，先前已經有進行過一波擴產，但因為市場需求的成長速度太快，加上元件製程複雜，所以還是無法滿足客戶的訂單。

另一方面，雷射光源技術本身也處於世代交替期。由於EML結構複雜，未來頻寬提升的空間有限，因此，業界已經開始研究將光源、調變切割開來的技術路線。這時，雷射光源就會改用CW雷射。某種程度上，這也讓EML供應商在制定擴產計畫時，採取相對謹慎的態度。

但這個架構轉換本身，也存在技術上的挑戰。將調變跟光源分開後，獨立的調變元件固然可以提升頻寬跟連線密度，但光纖耦合的困難度也隨之增加。對半導體製程來說，微米級精度並不困難，但要以微米級精度將光纖跟調變器連接起來，對相關精密機械設備來說，是個不小的考驗。因此，目前以CW雷射搭配獨立調變的技術路線，還沒有成熟到能大規模量產的階段。

儲于超認為，這也是造成EML缺貨的原因之一。因為CW雷射需要搭配的調變元件目前在技術上還有一些問題，所以NVIDIA只能繼續採用EML雷射元件。但業界都有共識，隨著頻寬需求持續增加，CW雷射搭配調變元件將是必然的方向。

資料中心互連需求一分為二　光循提出對應解法

在雲端服務供應商(CSP)開始將目光從EML雷射轉向CW雷射之際，希望改用CW雷射來實現Scale-out互連之際，以2D面射光耦合作為核心技術之一的新創業者光循科技，要將CW雷射光源與自家的2D面射光耦合技術結合，為CSP業者提供新選擇。同時，針對Scale-up互連，該公司也提出以MicroLED取代傳統雷射二極體的方案，以進一步提高矽光子的整合度，並爭取客戶的青睞。

光循科技營運長方彥翔(圖2)指出，在AI資料中心興起後，資料中心內部網路的需求分成兩大類，一類是機櫃與機櫃之間的互連，另一種則是單一機櫃內部的互連。業界一般將前者稱為Scale-out，後者則是Scale-up。

這兩種應用情境對通訊技術的需求，有不同的側重點：Scale-out需要能支援數十公尺，甚至上百公尺通訊距離，Scale-up需要的距離則只有數公尺，但需要極高頻寬與超低延遲。但整體來說，為滿足高效能運算(HPC)與生成式AI的需求，不管是Scale-out或Scale-up，都必須支援更高的頻寬。這時候，I/O的密度就變成一個非常重要的技術指標，唯有能在有限的面積裡實作更多I/O，才能夠把總頻寬推上去。

方彥翔透露，光循選擇CW雷射搭配矽光子PIC，再結合2D陣列面射型光耦合技術這樣的技術組合，就是看好這個組合在I/O方面的優勢。撇開EML雷射供給吃緊的問題不談，EML雷射結構複雜，又只支援側向耦合，因此EML所能支援的I/O數量相當有限。相對的，CW雷射的結構單純，因此，在與EML雷射晶片相同尺寸的情況下，有更多面積可以給I/O利用。這時候，只要搭配能實現垂直耦合的技術，像是光循的2D陣列面射型光耦合，CW雷射可以支援極大的I/O數量。

至於Scale-up應用場景，光循則提出以MicroLED作為光源，取代傳統雷射光源的想法。

方彥翔表示，很多人談矽光子時，只想到雷射。但Scale-up是距離非常短、頻寬密度要求極高的場景，這時MicroLED是非常有潛力的選項。MicroLED的優勢在於體積小、可陣列化、易於高密度整合，非常適合伺服器內部、封裝內甚至晶片間的高速互連。而且，MicroLED對溫度的變化不敏感，雷射光源則無法在高溫環境中工作，因此，在晶片封裝時，整合MicroLED的困難度遠比整合雷射要容易得多。

台灣擁有完整的MicroLED產業鏈，也是光循選擇MicroLED的原因。方彥翔特別強調，MicroLED能成為光循核心技術之一，並非偶然，而是建立在台灣擁有完整的MicroLED產業鏈基礎之上。

台灣在MicroLED的製程、封裝、檢測，已經累積非常深的能力。在創辦光循之前，方彥翔在工研院帶領的研究團隊，就是以MicroLED作為研究主題，而且當時他們鎖定的應用，是需要整合動輒數百萬，甚至千萬顆MicroLED的顯示應用。但是，在Scale-up這個應用場景，只需要整合幾百顆甚至上千顆MicroLED就夠用了。這種等級的巨量轉移(Mass Transfer)，對台灣廠商來說，在技術上並不是太大的問題。

當然，MicroLED並非沒有挑戰。方彥翔坦言，以MicroLED取代雷射，最大的技術門檻在於MicroLED的光強度較低。所以MicroLED能不能用，不只取決於光源本身，而是整個光電系統設計。

這也正是光循與光程研創聯手的關鍵所在。光程研創擁有目前業界性能最優秀，而且已經通過台積電驗證的鍺矽(GeSi)光感測器(PD)技術。基於鍺矽的高性能PD，能有效彌補MicroLED光輸出較低的先天限制。

「MicroLED光源搭配高靈敏度的鍺矽PD，再加上我們的2D光耦合結構，整個系統就會成立。」方彥翔說。

MicroLED將成光學I/O的關鍵技術

儲于超則認為，MicroLED光源技術真正能發揮其完整潛力的戰場，不見得是Scale-up應用，而是光學I/O(Optical I/O)。光學I/O是資料中心光通訊的下一個階段，其應用場景不只是機架內的互連，也包含同一張主機板上晶片間的互連。到了這個階段，資料中心互連就會進入全面光化的時代，因為就連晶片之間的互連，也已經不再是透過電訊號來進行，而是基於光訊號。

這聽起來很科幻，而且平心而論，還有很多細節問題需要找到解法，但由於國際大廠都在卯盡全力發展，光學I/O出現的時間點，可能會比原先預期的要更快。儲于超表示：「原本業界普遍認為，2030年以後才會看到採用光學I/O的晶片，但現在看起來，2030年之前，光學I/O就會出現了。」