聯華電子近日宣布與比利時微電子研究中心imec簽訂技術授權協議，正式取得先進300mm矽光子製程技術，並規劃於2026年啟動12吋晶圓風險試產，2027年對外提供完整PDK平台。聯電技術研發處長王誌麟指出，這不只是單一製程節點的導入，而是長期光電整合布局的關鍵里程碑，目標是建立可量產、可平台化、並能支援CPO與Optical I/O等新架構的完整代工服務體系。

矽光子量產面臨跨領域技術挑戰

從8吋擴展至12吋矽光子製程，並非單純放大尺寸，而是涉及整體製程相容性、材料工程與良率控制的全面升級。王誌麟指出，矽光子若要進入主流資料中心與AI應用市場，必須能與標準CMOS製程高度整合，這意味著所有光學元件的製作流程都需在既有12吋設備平台上完成調校與最佳化，從材料沉積、蝕刻均勻性到元件參數變異，都必須達到大規模量產標準。

另一項重大挑戰來自異質整合與封裝。共封裝光學(CPO)架構需要將光引擎與交換器或運算晶片在同一封裝中高密度整合，這牽涉到晶片間互連、光纖耦合、散熱與可靠度驗證等多層次技術瓶頸。除了製程能力，後段封裝與光電量測能力同樣是量產關鍵。

此外，矽光子屬於高度跨領域技術，電子工程既有經驗無法完全移植到光子元件設計與測試，仍需大量光學模擬、物理模型與專業人才投入，這對晶圓代工廠而言亦是長期投資課題。

取得imec授權　聯電補齊矽光子關鍵拚圖

此次授權合作核心為imec的iSiPP300 300mm矽光子製程技術，涵蓋高速調變器、光檢測器、光波導與耦合器等關鍵元件模組，並可支援超過200Gbps/lane的高速光通訊需求。該平台建構於標準CMOS製程之上，具備高度整合與量產相容性，為未來光電整合SoC架構奠定基礎。

除製程模組外，聯電同時取得完整製程流程、元件設計藍圖、設計與測試方法，以及可供設計端使用的PDK與矽光子IP。這使客戶能在同一製程平台上進行從元件到系統級光路的設計與驗證，大幅縮短產品開發週期。

在應用面，該技術將支援高速光收發模組、Optical I/O與CPO等新世代架構，特別適用於AI叢集與雲端資料中心對低延遲、高頻寬互連的需求。

特殊製程經驗十足　客製化能力實現最佳化特性

聯電已累積超過15年8吋矽光子的研發與量產經驗，是少數同時具備8吋與12吋量產能力的晶圓代工廠，並率先導入鍺選擇性磊晶與高速光電檢測器技術，亦成為全球首家量產薄膜鋰鈮酸鹽(TFLN)調變器的晶圓代工廠。透過矽光子與TFLN的異質整合，客戶可依應用需求選擇不同材料平台開發高效能光子元件。

即將推出的12吋矽光子平台將延續CMOS相容路線，使電子與光子元件能在同一晶片上實現更高整合度，兼顧效能、功耗與良率優勢。對系統業者而言，這有助於降低設計門檻並提升整體可靠度。

在客製化能力方面，聯電具備特殊製程整合經驗，可依客戶需求調整材料與結構設計，協助最佳化調變器、檢測器與波導特性，支援差異化產品策略。加上TSV與混合鍵合等先進封裝技術，亦能配合CPO架構實現高密度光電整合。

風險試產即將啟動　PDK 2027年發表

聯電規劃於2026年啟動12吋矽光子風險試產，現階段將優先以專案方式提供客製化製程服務，協助具體產品需求客戶加速導入市場。完整平台化製程與對外PDK預計於2027年正式釋出。

技術路線圖聚焦三大方向：材料與元件創新、製程平台升級、以及先進封裝與異質整合。在材料面，除持續發展雷射整合與TFLN調變器，也同步投入有機光電材料與光學電路交換器(OCS)等新型光學元件；在製程面，則以12吋平台為核心推動規模化量產；在封裝面，則以2.5D/3D IC技術支援CPO與高頻寬互連需求。

矽光子仰賴跨領域協作　產學研合作大門敞開

矽光子產業化高度仰賴跨領域合作。聯電除與imec建立深度製程合作，也同步與多家國內外研究機構與封測夥伴合作，涵蓋光學元件設計、封裝材料、熱管理、可靠度驗證與光電量測等環節。透過整合學研與產業能量，加速新技術從實驗室走向量產。

王誌麟強調，聯電將既有先進封裝能力延伸至光子領域，建立開放合作平台，目標是讓矽光子設計公司與系統業者能在成熟製程與封裝基礎上，專注於應用創新與系統架構設計。

12吋晶圓量產為矽光子商業化關鍵

隨著AI運算與雲端服務持續推升資料流量需求，光電整合已成為下一世代系統效能提升的關鍵槓桿。聯電透過引進imec先進製程、建構12吋量產平台、整合異質材料與先進封裝技術，逐步建立完整矽光子代工能力，企圖在光電整合時代扮演關鍵製造角色。

從製程、設計支援到封裝整合的垂直整合布局，是矽光子走向可規模化商業量產的關鍵。未來能否在CPO與Optical I/O等新架構中成功導入，將成為聯電在先進互連市場競爭力的重要指標，也將牽動整體資料中心與AI系統架構的演進方向。