矽光子市場預估規模達24億美元：技術演進與產業鏈深度剖析

Last Updated on 2026 年 2 月 2 日 by 総合編集組

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在當今高效能運算與人工智慧領域快速擴張的時代，傳統電子連接方式正面臨嚴格的物理限制。數據中心內的傳輸需求已從每秒數千兆位元躍升至兆位元等級，銅線系統因熱能散失及電磁干擾等因素，逐漸難以應對。

矽光子（SiPh）技術作為一種將光學部件與電子電路緊密結合在矽基底上的創新方法，正逐漸成為推動資訊基礎架構變革的核心要素。本文將從物理原理、製造流程、美股市場趨勢以及供應鏈結構等多個層面，系統探討這項技術的發展現況與潛力。

矽光子技術的核心物理機制與優勢

矽光子技術的基本概念是運用光子來傳遞資訊，而不是依賴電子流動，在微型矽晶片上達成高速數據處理與傳輸。這項技術的基礎建立在矽材質對特定波段紅外光的良好穿透性上，特別是從1.2微米到8微米範圍，這使得在標準互補金屬氧化物半導體製程中，能夠建造低損失的光學通道。

在矽基光電路中，折射率的差異是元件小型化的關鍵因素。矽的折射率約為3.45，而包覆層的二氧化矽約為1.45，這種明顯對比根據電磁場邊界條件，能夠將光場侷限在奈米尺度的通道核心內。光子在這種結構中的傳播遵循全內反射原理，其頻寬容量比電子傳輸高出數個數量級。由於光子間的交互作用極其微弱，在同一通道中可透過波長分割多工技術同時處理多條訊號，而不易產生干擾。

相較於傳統銅線連接，矽光子在能量消耗與延遲方面展現出顯著改善。銅線在高頻傳輸時，受限於表面電流集中效應，容易造成訊號衰減，需要額外的訊號恢復裝置與處理晶片，這不僅增加成本，也提升功耗。矽光子則可減少這些電子步驟，研究顯示，使用光電共同封裝的系統，其功率消耗可降至傳統模組的三分之一。這得益於光子傳播不產生熱損失，且在介質中的速度遠高於電子在複雜網路中的移動，從而降低整體通訊時間。

以下表格比較傳統電學連接與矽光子積體電路的特點：

這種轉變不僅提升系統效能，還為未來高密度數據處理奠定基礎。

台積電在矽光子領域的先進製程整合

作為全球半導體代工龍頭，台積電在矽光子技術的投資反映出從材料到封裝的全方位策略。其開發的立體織構技術路徑，正成為這項技術商業化的關鍵框架。

台積電推出的緊湊型通用光子引擎平台，代表了電光融合的先進水平。這不是單一部件，而是一套基於立體堆疊的完整方案。首先，異質整合技術將邏輯與驅動電路垂直疊加在光學處理電路上，將訊號傳輸距離從厘米縮減至毫米，顯著降低寄生效應。其次，微環調製器已在3奈米製程上通過驗證，這種環形結構利用共振原理調節光訊號，面積遠小於傳統調製器，有助於達成高連接密度。最後，透過先進封裝，將此模組與主晶片整合，提供高達1.6太位元頻寬的通訊能力。

最新A16製程與矽光子形成互補關係，引入背面電源供應方案，這對熱管理和效能至關重要。這種設計提升供電穩定性，減少阻抗損失，適合高電流需求的電路部分。同時，結構優化結合液冷技術，解決堆疊後的散熱問題。主要針對2026年後的高效能運算市場，屆時人工智慧對互連的需求將是現有的五倍以上。

“A16製程的創新不僅強化功率傳輸，還為矽光子系統的穩定運作提供堅實後盾。”

台積電的這些進展，正將其從純代工商轉型為系統整合供應者。

美股主要企業在矽光子市場的定位

矽光子崛起正改變美股半導體與網路產業的格局。多家巨頭透過不同策略，爭取這一高成長領域的份額。

輝達已從晶片供應轉向完整人工智慧基礎設施。在2025年相關會議上，其矽光子交換系統展示出3.5倍能效提升，透過內部封裝解決大規模圖形處理器集群的功率問題。與台積電合作確保無縫整合，維持在數據中心網路的領先位置。

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博通憑藉串行解串器與客製化晶片的優勢，成為矽光子受益者。其1.6太位元乙太網方案整合先進數位處理與光學前端。隨著客戶轉向專屬晶片，其連接技術形成競爭壁壘，2025年市場份額預計11.5%。

思科透過收購獲得專利，在高密度光模組市場領先，2025年份額約17.6%。英特爾則聚焦異質整合，其矽基雷射技術提供單晶片方案，佔比約21.5%。其他如邁威爾，正透過共同封裝架構加速成長。

以下表格概述主要企業的2025年預估份額與策略：

這些企業的動態，反映出市場對高效互連的迫切需求。

矽光子供應鏈的材料與製造格局

矽光子產業鏈延伸至基礎材料與專門服務。絕緣層上矽晶圓目前主導材料市場，佔比超過55%。然而，薄膜鈮酸鋰正快速興起，其優異電光特性支持低壓高速調製，2025年相關市場規模預計逾5億美元，年成長率達42.43%。

由於矽不發光，三五族化合物如磷化銦與砷化鎵用於光源，2025年雷射部件佔比40%。製造依賴成熟製程與先進封裝。格羅方德的光子平台已獲多家大廠採用，在光達電路市場佔11.4%。量子運算公司在特定地區設立薄膜鈮酸鋰專廠，標誌新模式成熟。

細分市場預估如下：

材料與製造的穩定性，將決定產業上限。

產業界與社群對矽光子的觀點剖析

矽光子發展在專家與社群中引發廣泛討論，涵蓋機會與挑戰。

分析師視2024-2025年為轉折期，指出人工智慧對頻寬的需求已超出電子極限，共同封裝採用勢在必行。但供應鏈挑戰如光源可靠性與溫度敏感性，仍需注意。網路負責人強調，計算瓶頸從內部運算轉向互連，矽光子是解決方案。

在社群平台，投資討論聚焦英偉達與博通的優劣，有人認可前者的系統優勢，另有意見指出後者在客製化現金流更穩。關於光子運算，網友澄清目前重點在數據傳輸而非邏輯操作。對半導體物理極限的樂觀，延伸至自駕車光達的潛力。

“社群觀察顯示，矽光子不僅延續產業成長，還可能重塑多領域應用。”

這些討論突顯技術的商業化路徑。

矽光子未來的戰略考量

矽光子已從研發進入成長階段，融合電光優勢，突破資訊系統物理限制。對台積電而言，這是維持領導的支柱，從代工轉向系統平台。美股企業透過策略定義標準。

未來五年，應用將擴及汽車、量子與醫療。需關注新材料量產與熱管理。掌握異質整合的企業，將主導下個十年。

免責聲明：本文僅為個人研究整理與學習筆記用途，不構成任何投資建議，亦不保證資訊的即時性與完整性。一切內容以官方及原始來源為準，讀者應自行查證第一手資料後，再行任何判斷與決策。

資料來源

1. Silicon photonics for high-capacity data communications – https://opg.optica.org/prj/abstract.cfm?uri=prj-10-9-A106
2. Three to seven years: Photonics will disrupt the high performance computing ecosystem – https://www.investmentreports.co/interview/three-to-seven-years-photonics-will-disrupt-the-high-performance-computing-ecosystem-1919
3. Silicon Photonics and Photonic Integrated Circuits Global Market Report 2025: New Report Highlights Silicon Photonics as Backbone of Next-Gen Data, Telecom and Sensing Applications – https://www.globenewswire.com/news-release/2025/03/27/3050754/28124/en/Silicon-Photonics-and-Photonic-Integrated-Circuits-Global-Market-Report-2025-New-Report-Highlights-Silicon-Photonics-as-Backbone-of-Next-Gen-Data-Telecom-and-Sensing-Applications.html
4. The Advantages of Silicon Photonics Technology in AI – https://ascentoptics.com/blog/the-advantages-of-silicon-photonics-integration-technology-in-ai/
5. Silicon Photonics Market Report 2025 – 2034 | Trends – https://www.thebusinessresearchcompany.com/report/silicon-photonics-global-market-report
6. Silicon Photonics: How This is Changing High-Speed Data Communication – https://scienceshot.com/post/silicon-photonics-how-this-is-changing-high-speed-data-communication
7. Silicon Photonics in the Spotlight: TSMC Lifts the Curtain on COUPE at SEMICON Taiwan – https://www.design-reuse.com/news/202529340-silicon-photonics-in-the-spotlight-tsmc-lifts-the-curtain-on-coupe-at-semicon-taiwan/
8. A New Era in Data Center Networking with NVIDIA Silicon Photonics … – https://developer.nvidia.com/blog/a-new-era-in-data-center-networking-with-nvidia-silicon-photonics-based-network-switching/
9. Silicon photonics And Co-Packaged Optics At The Heart Of Next-Generation AI-Driven Data Infrastructure – https://www.photonicsonline.com/doc/silicon-photonics-and-co-packaged-optics-at-the-heart-data-infrastructure-0001
10. NVIDIA’s 2025 photonic switch revolution: powering the AI future – https://www.yolegroup.com/strategy-insights/nvidias-2025-photonic-switch-revolution-powering-the-ai-future/

（註：以上來源基於原始資料引用，讀者可點擊連結查閱完整內容。）

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