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矽光子/量子科技
未來高效能運算(High-Performance Computing, HPC)、AI及邊緣運算(Edge Computing)等,都將是下階段各國在競逐算力的重要應用技術。因物理限制,半導體製程 線寬逐漸面臨製程極限,摩爾定律受到挑戰,因此如何尋求矽基半導體以外的創新技術, 成為未來挑戰的重點。矽光子(Silicon Photonics)技術利用成熟的矽晶圓與半導體製程將電 子元件與光學元件整合,可有效擴大晶片運算時傳輸的速度。而量子運算透過量子疊加態 來進行平行運算(Quantum Parallelism),而非傳統二進位制的運算單次僅能處理一個變數 與運算模式,能在短時間內處理龐大複雜的運算,進而提高效率。
承接國家「六大核心戰略產業」,政府將持續藉由發展「五大信賴產業」,促進「AI 產業化、產業AI化」,以「前瞻科技研發平台」布局半導體、量子電腦,持續等下世代科 技,擴大我國產業在國際社會上領先的地位。爰此,經濟部、國科會、中研院、工研院等 在矽光子與量子科技進行跨部會共同合作;經濟部產業技術司投入技術協同研發,目標鎖 定高速運算技術發展,讓我國在矽基半導體產業的基礎之下,擴大技術創新能力。
技術研發措施
目前矽光子技術初步將聚焦使用先進封裝的共封裝光學元件(Co-Packaged Optics, CPO)的光收發模組(Optical Transceiver)技術。結合傳送光學子系統(Transmitter Optical Subassembly, TOSA)與接收光學子系統(Receiver Optical Subassembly, ROSA),用光訊號取代電訊號,應用在晶片到晶片之間的資料傳輸,可以有效提高元件密度、縮小元件體積,增加傳輸速率,提高可靠性與良率。此部分有賴科技專案計畫所協助之高效低耗資料傳輸運算模組關鍵技術的發展。在量子元件部分,因應量子運算系統所需的絕對零度低溫環境,應用量子電腦低溫(~4K)微波控制電路與模組的量子科技關鍵元件,以及電路模組開發技術科技專案計畫成為布局重點。
隨著未來AI、5G等技術的快速發展,數據傳輸量將大幅增加,為了因應此趨勢潮流,勢必奠基在我國半導體製程的優勢和光通訊產業的能力上,開發高效能的矽光子共封裝模組和3D磁性記憶體(Magnetic Random Access Memory, MRAM)晶片,這些技術將提供高速資料存取、低延遲、與高頻寬的傳輸介面,有助於協助產業升級,保持我國半導體產業的領先地位。
觀測量子電腦發展趨勢,運用我國半導體和電路設計方面的優勢,將量子電腦周邊的測試儀器設備,微縮成晶片和模組,以因應未來量子位元(Quantum bits或Qubits)數擴增時,大量測試設備所造成的連線與體積等問題。藉科技專案的推動,引起國內業者對投入量子電腦周邊關鍵零組件的興趣,進而共同合作開發我國自主的產品。