【矽光子布局】CoWoS家喻戶曉之後 台積電高層：下一個火紅的名詞是「它」

CoWoS先進封裝技術已成為家喻戶曉的名詞，台積電除了積極投入下一代CoPoS化圓為方的技術外，也整合矽光子和先進封裝，「COUPE」就是台積電矽光子整合平台的名稱，首款應用於200Gbps微環調變器的COUPE技術，現已緊鑼密鼓，將於今年進入量產。

張曉強：台灣人半導體知識水平全球第一

台積電業務開發及全球業務資深副總暨副共同營運長張曉強曾說，如果在台灣馬路上隨便問一個人「什麼是CoWoS」，他可能都知道。這意味著台灣民眾對半導體的知識水平極高，「如果辦一場半導體知識測驗，我相信台灣絕對是全世界第一」。

張曉強近日在北美技術論壇指出，先進邏輯的下一階段是整合，台積電把先進邏輯晶片堆疊起來以提高密度，並將HBM高頻寬記憶體和高速I/O整合，形成整合型加速器。

他點出，下一代則利用高速互連技術將它們連接起來。「過去我們專注於電子，如今邁向光子時代」。他接著說，「大家一定要記住『COUPE』是甚麼意思，它代表台積電緊湊型通用光子引擎（TSMC-COUPE）平台（註），這是我們前進的方向」。

米玉傑：COUPE on Substrate今年量產

台積電執行副總經理暨共同營運長米玉傑亦於論壇中指出，台積電緊湊型通用光子引擎（TSMC-COUPE）將達成關鍵里程碑，採用COUPE在基板上（COUPE on Substrate）的真正共同封裝光學（CPO）解決方案，是全球首款應用於200Gbps微環調變器的技術，將於2026年開始生產。



他提到，相較於電路板上的可插拔解決方案，此項新技術透過將COUPE光子引擎直接整合到封裝內部的方式，可提供2倍的功耗效率並減少延遲90%。該技術已應用於200Gbps微環調變器（Micro-ring modulator, MRM），成為資料中心機架之間傳輸數據的一種高度精簡且節能的解決方案。米玉傑強調，其技術優勢是達成低位元錯誤率（<1E-08），並透過卓越的製程控制，確保MRM調變器具備極佳的傳輸品質。

上面這段用白話文來說，台積電COUPE技術就像是把原本裝在電腦外面的「數據傳輸引擎」，直接搬進了晶片內部的「隔壁房間」。

過去數據傳輸就像是得跑一段遠路才能出門，現在透過「COUPE on Substrate」，路程縮短後帶來了更省電、不卡頓、超精準的三大好處，像是為資料中心打造了一條「超級導航線路」，不僅體積更小，還能讓數據傳輸變得又快、又穩、又省錢。


米玉傑指出，「台積電持續擴展技術藍圖，未來將開發400Gbps調變器、多波長技術及多排光纖陣列單元，目標是在2030年達成4Tbps/mm的頻寬密度」。

他的言下之意就是，把數據高速公路的車速上限再翻倍，把原本的單行道拓寬成超大型多線道，讓更多數據可以同時通過；目標是要在極小的空間內擠入高達4Tbps的超大海量數據傳輸能力，實現極致的傳輸密度。

4種傳輸技術比一比

台積電COUPE平台以CPO共同封裝光學技術為基礎，能有效提升系統能源效率。相較於傳統銅線傳輸，將CPO（Co-Packaged Optics）整合於基板上的「COUPE on Substrate」能提供4倍能源效率，並降低10倍的延遲。至於「COUPE on Interposer」則能進一步提升效能，實現10倍能源效率提升並降低20倍的延遲。


如上圖，最左邊「Cu Wire」是傳統PCB銅線傳輸，它傳輸訊號的方式是透過交換晶片（Switch）經由數位訊號處理器（DSP），再由傳統銅線導出至PCB印刷電路板；它的能源效率和延遲情形皆以1倍基礎值來計算。

第二種「COUPE on PCB」技術則是將光子引擎（COUPE）整合在PCB印刷電路板上，透過光纖陣列單元傳輸，使得能源效率提升至2倍，但延遲情形不變。

第三種「COUPE on Substrate」則是將系統單晶片（SoC）與COUPE光子引擎透過中介層（Interposer）共同封裝在同一個基板上。這種高度整合方式大幅減少了訊號行經的距離，可達成能源效率翻倍（4X）與極低延遲（<0.1X）的表現。

最右邊的「COUPE on Interposer」則是最先進的配置。SoC（系統單晶片）與多個COUPE光子模組被放置在一個大型的中介層（Interposer）之上，達成10倍能源效率與降低20倍延遲（<0.05X）的表現。

由於晶片與光子引擎之間的距離極短，訊號損耗與延遲降至最低，能源效率直接衝上10倍，對於大型AI運算至關重要。台積電透過COUPE光子引擎技術與先進封裝，能大幅解決AI與高效能運算中「傳輸耗能」與「傳輸延遲」的兩大瓶頸。

註：「COUPE」全名是 Compact Universal Photonic Engine，台積電將其譯為緊湊型通用光子引擎。