矽光子 Silicon Photonics 是什麼？AI 資料中心高速光互連技術完整解析｜技術年份：2026

隨著 AI Server、GPU Cluster 與 AI Data Center 持續擴大，高速資料傳輸面臨的問題已不只是「運算晶片夠不夠快」，而是大量資料能否在 GPU、Switch、Rack 與 Data Center 之間，以更高頻寬、更低功耗穩定傳輸。

當高速 Electrical Interconnect 從 400G、800G 持續朝 1.6T、200G/Lane 與更高頻寬演進，Optical Interconnect 的重要性也持續提高。

**Silicon Photonics（矽光子）**就是其中非常重要的技術平台。

Intel 將 Silicon Photonics 描述為將矽的製造能力與光的資料傳輸能力整合到晶片上；AIM Photonics 則以 Photonic Integrated Circuit（PIC）為核心，將 Waveguide、Modulator、Photodetector、Coupler 等光學元件整合到晶片級平台。

簡單來說：

矽光子就是利用半導體與光子積體技術，把原本分散的光學功能整合到晶片上，讓資料可以利用光進行高速傳輸。

Silicon Photonics 是什麼？

Silicon Photonics 可以拆成兩個概念：

Silicon = 矽

Photonics = 光子技術

傳統電子晶片主要利用：

Electron（電子）

進行計算與訊號傳輸。

Photonics 則利用：

Photon（光子）

傳遞資訊。

Silicon Photonics 的核心就是在矽基或與矽半導體製程相容的平台上，建立 Photonic Integrated Circuit，將多種光學功能整合於晶片層級。Intel目前的 Silicon Photonics 平台即把 Photonic Integrated Circuit（PIC）與 Electrical Integrated Circuit（EIC）整合，用於高速 Optical I/O 與 Data Center Connectivity。

矽光子晶片裡面有哪些元件？

Silicon Photonics 並不是一顆單純「發光的晶片」。

一套完整 Photonic Integrated Circuit 可能包含：

元件	主要作用
Waveguide	在晶片內引導光訊號
Modulator	將電氣資料調變到光訊號
Photodetector	將光訊號轉換回電訊號
Coupler	連接晶片內光路與 Optical Fiber
Splitter／Combiner	分配或合併光訊號
Multiplexer／Demultiplexer	結合或分離不同光波長
Laser Source	提供光源
PIC	整合主要Photonic Functions
EIC	控制與處理Electrical Signal

AIM Photonics 的 Silicon Photonics 設計平台即涵蓋 Waveguide、Splitter／Combiner、Interferometer、Modulator 與 Photodetector 等元件；不同 Silicon Photonics 平台會依製程與應用採用不同元件組合。

Silicon Photonics 怎麼傳輸資料？

可以用一個簡化流程理解：

Electrical Data
↓
Modulator
↓
Optical Signal
↓
Silicon Waveguide
↓
Fiber Coupling
↓
Optical Fiber
↓
Photodetector
↓
Electrical Data

例如 Switch ASIC 或其他高速 IC 產生資料後，可以透過 Electrical Interface 將訊號送入 Photonic Engine。

Modulator 再利用電訊號控制光的狀態，把數位資訊「寫入」光訊號。

光訊號接著經：

Waveguide → Coupler → Fiber

傳往另一端。

接收端的 Photodetector 再把 Optical Signal 轉換為 Electrical Signal。

因此 Silicon Photonics 的重要價值之一，就是建立：

Electrical Domain ↔ Optical Domain

之間的高速橋樑。

Waveguide 是什麼？

Waveguide 可以理解成：

晶片裡面的「光路」。

一般 Electrical PCB 使用 Copper Trace 引導電訊號，而 Silicon Photonics 則利用 Waveguide 在 Photonic Chip 裡控制光的傳播方向。

AIM Photonics 的 Silicon Photonics 平台包含 Silicon 與 Silicon Nitride Waveguide 技術，並持續開發低損耗 Photonic Integrated Circuit。

Waveguide 的設計會影響：

• Optical Loss
• Bend Radius
• Coupling
• Crosstalk
• Wavelength
• Integration Density

因此它可以視為 Photonic Integrated Circuit 中最基本的光學傳輸路徑之一。

Modulator 是做什麼的？

Laser 本身可以提供光，但要傳輸數位資料，還必須把：

0／1 Data

轉換到光訊號上。

這就是 Modulator 的工作。

Modulator 透過 Electrical Signal 改變光的特性，讓光承載資料。

AIM Photonics 的 Silicon Photonics 平台即包含 Silicon Ring Modulator 等結構；NVIDIA 目前的 CPO Silicon Photonics Engine 也使用 Micro Ring Modulator，支援每波長 200 Gb/s PAM4 調變。

因此可以簡化成：

Electrical Data
→ Modulator
→ Modulated Optical Signal

Photodetector 又是什麼？

Photodetector 的功能剛好相反：

Optical → Electrical

光訊號抵達接收端後，Photodetector 將接收到的 Optical Signal 轉回可以被電子電路處理的 Electrical Signal。

所以一條完整 Silicon Photonics 高速通訊路徑通常會同時涉及：

Transmitter

與：

Receiver

而不是只有光發出去而已。

為什麼使用「Silicon」做 Photonics？

Silicon Photonics 的重要價值之一，是可以利用高度成熟的半導體製造與晶圓級加工能力，將大量光學功能整合到小型 Photonic Integrated Circuit。

AIM Photonics 目前提供 300 mm Silicon Photonics 製程與 MPW 製造平台；Intel 也已利用高量產 Silicon Photonics 平台製造大量 Data Center Optical Connectivity 產品。

這讓 Silicon Photonics 有機會把原本：

Discrete Optical Components

逐步轉變為：

Integrated Photonic Circuit

可以類比半導體發展：

很多分離Electronic Components
→ Integrated Circuit

而 Photonics 則是：

很多分離Optical Components
→ Photonic Integrated Circuit

Silicon Photonics 的 Laser 也是矽做的嗎？

這裡要特別注意：

Silicon Photonics 不等於所有光學元件都必須只由純矽完成。

Laser Source 可以依不同架構採用不同技術。

有些系統使用：

• External Laser
• Hybrid Laser
• Heterogeneous Integration
• Integrated Laser

例如 Intel 的 Silicon Photonics 平台採用整合式 Laser-on-Wafer 技術；其他 CPO 系統則可能採 External Laser Source。

因此更正確的理解是：

Silicon Photonics 是一個光子整合平台，而不是規定所有Photonic Components都只能由單一Silicon Material製作。

Silicon Photonics 和 Optical Fiber 有什麼不同？

這兩個概念不能混在一起。

Silicon Photonics

主要負責：

產生、調變、導引、接收與處理光訊號。

Optical Fiber

主要負責：

把光訊號從一個設備傳送到另一個設備。

可以簡單理解：

Silicon Photonics
↓
Fiber Coupling
↓
Optical Fiber
↓
Silicon Photonics／Optical Receiver

因此：

Silicon Photonics 是光電功能平台；Optical Fiber 是光訊號的傳輸媒介。

兩者通常是合作關係，而不是互相取代。

Silicon Photonics 和光模組是一樣嗎？

不完全一樣。

Silicon Photonics 是技術平台。

Optical Transceiver 是產品／模組。

一顆 Optical Transceiver 可以使用 Silicon Photonics 技術，也可以採其他 Optical Component Architecture。

Intel 已將 Silicon Photonics 用於 Data Center Pluggable Optical Transceiver，並提供 400G、800G、1.6T 等 Silicon Photonics Component Solution。

因此可以理解：

Silicon Photonics
→ 可以用來製作 Optical Engine
→ Optical Engine 可以放進 Optical Transceiver

但兩者不是同義詞。

Silicon Photonics 和 CPO 是一樣的嗎？

也不是。

這是目前 AI Networking 最容易混淆的兩個名詞。

Silicon Photonics

是一種：

Photonic Technology Platform

主要回答：

「如何把高速光學功能整合到晶片？」

CPO

是一種：

System／Packaging Architecture

主要回答：

「Optical Engine 應該放在什麼位置？」

CPO 的核心是把 Optical Engine 移得更靠近：

Switch ASIC

而這顆 Optical Engine 很常使用：

Silicon Photonics

技術實現。

所以：

Silicon Photonics 是 CPO 的重要實現技術之一，但 Silicon Photonics 不等於 CPO。

Broadcom 的 CPO 平台就是利用高度整合的 Silicon Photonics，而 NVIDIA Spectrum-X／Quantum-X Photonics 同樣把 Silicon Photonic Engine 與 Switch IC 進行整合。

為什麼 AI 資料中心開始更需要 Silicon Photonics？

AI Data Center 的核心問題是：

大量GPU之間需要交換非常大量的資料。

GPU Cluster 規模增加後，也會帶動：

• Network Bandwidth
• Switch Capacity
• Port Density
• Optical Links
• Power Consumption

同步提高。

NVIDIA 已把 Silicon Photonics 導入其 Spectrum-X Ethernet 與 Quantum-X InfiniBand Networking Platform；2026 年 NVIDIA 也進一步與 Coherent 合作開發下一代 Silicon Photonics 技術，以支援更大規模 AI Infrastructure。

因此 Silicon Photonics 的重要性正在從：

一般Optical Networking

延伸到：

AI Infrastructure High-Speed Interconnect。

為什麼高速 Electrical Interconnect 會遇到瓶頸？

高速 Electrical Signal 經過：

PCB
→ Connector
→ Cable

時，會受到：

• Insertion Loss
• Return Loss
• Crosstalk
• Jitter
• Channel Length
• PCB Material
• Connector Discontinuity

影響。

資料率愈高，維持 Signal Integrity 的難度通常也愈高。

Intel 將 Silicon Photonics 與 Integrated Optical I/O 視為處理持續增加的 Off-Chip I/O Bandwidth 需求的重要方向；NVIDIA與Broadcom則已把 Silicon Photonics 用於超高頻寬 CPO Switch。

所以 Silicon Photonics 真正解決的並不是：

「電子運算不夠快。」

而是：

當資料需要離開高速晶片並傳得更遠時，如何更有效率地利用光進行資料移動。

Silicon Photonics 為什麼適合高頻寬傳輸？

Optical Interconnect 的重要優勢，在於光纖適合承載高頻寬資料，並可以透過不同 Wavelength 同時傳輸多組訊號。

這就涉及另一個重要技術：

WDM（Wavelength Division Multiplexing）

也就是：

波分多工。

不同資料可以調變在不同波長的光上，再合併進同一條 Optical Path。

概念上：

λ1 + λ2 + λ3 + λ4
↓
Multiplexer
↓
Fiber

接收端再透過：

Demultiplexer

將不同波長拆開。

Silicon Photonics 可以在晶片上整合相關 Multiplexer／Demultiplexer 與 Optical Routing Function，因此 WDM 是提高 Optical Bandwidth Density 的重要方向之一。AIM Photonics 已開發 Silicon Photonics Arrayed Waveguide Grating 與 Multiplexer 類元件。

Silicon Photonics 對 800G、1.6T 有什麼重要性？

當 Ethernet 從：

400G
→ 800G
→ 1.6T

持續提高後，需要更高：

• Lane Rate
• Optical Bandwidth
• Port Density
• Energy Efficiency

Intel目前 Silicon Photonics Component Portfolio 已涵蓋 400G、800G 與 1.6T Solution；NVIDIA 與 Broadcom 的新一代 CPO 平台則把 Silicon Photonics 與 200G SerDes／200G-per-channel 技術結合。

因此 Silicon Photonics 並不是只服務某一個 Ethernet Speed。

它更像是一個：

支援下一代High-Speed Optical Interconnect持續擴展的底層技術平台。

Silicon Photonics 能降低功耗嗎？

它具有降低 Optical Interconnect 功耗的潛力，但不能簡化成：

Silicon Photonics = 一定低功耗。

真正功耗還包括：

• Laser
• Modulator
• Photodetector
• Driver
• TIA
• DSP
• SerDes
• Thermal Control
• Switch ASIC

因此要比較的是：

整個Optical Link／System的Energy Efficiency。

NVIDIA目前將 Co-Packaged Silicon Photonics 的主要目標之一定位為降低大型 AI Factory Networking 的 Power Consumption；其公布的功耗改善屬特定平台結果，不能直接視為所有 Silicon Photonics 系統的固定比例。

Silicon Photonics 的優勢有哪些？

綜合來看，Silicon Photonics 的主要價值包括：

1. 高整合度

可以把多種 Photonic Function 整合到 PIC。

2. 高 Bandwidth Density

透過多Channel、WDM 與高Data Rate Optical Engine，提高單位空間可提供的傳輸能力。

3. 適合高容量 Optical I/O

可應用於 400G、800G、1.6T 與未來更高速光互連。

4. 可搭配半導體製造能力

Silicon Photonics 已使用 300 mm Silicon Process 等半導體製造基礎進行 Photonic Integrated Circuit 生產與開發。

5. 適合 CPO 與 Optical I/O

Optical Engine 可以往 Switch ASIC、CPU、GPU 或其他 XPU 更靠近，降低部分高速 Electrical I/O 壓力。Intel 已展示與 CPU 共封裝的 Optical Compute Interconnect Chiplet，而 NVIDIA、Broadcom則已把 Silicon Photonics 導入 Switch CPO。

Silicon Photonics 也有哪些挑戰？

Silicon Photonics 並不是只要「把光放進晶片」就完成。

實際量產仍面臨多項工程問題。

1. Optical Coupling

Chip與Fiber之間必須有效率地耦合光訊號。

2. Packaging

PIC、EIC、Laser、Fiber 與其他元件需要精密整合。

3. Thermal Stability

部分 Photonic Device 對溫度變化敏感，需要良好 Thermal Control。

4. Laser Integration

不同平台必須決定採：

• Integrated Laser
• External Laser
• Hybrid Integration

5. Manufacturing Yield

Photonic、Electrical、Packaging 與 Fiber Interface 都可能影響整體良率。

6. Testing

除了 Electrical Test，還需要：

• Optical Test
• Wavelength Test
• Coupling Test
• Thermal Test
• Reliability Test

AIM Photonics 提供從 Design、Simulation、Fabrication、Packaging 到 Validation 的完整 Silicon Photonics 開發流程，也反映 Silicon Photonics 的商業化並不是只有晶圓製造，而是一整套 Photonic Manufacturing Ecosystem。

Silicon Photonics 未來會進入 GPU 或 CPU 附近嗎？

這是目前非常值得關注的方向。

Silicon Photonics 已經不只用於：

Front-Panel Optical Transceiver

也開始往：

Near-Package Optics

Co-Packaged Optics

以及：

Optical I/O Chiplet

發展。

Intel 曾展示與 CPU 共封裝的 Optical Compute Interconnect Chiplet；NVIDIA也正在把 Silicon Photonics 更直接整合到 AI Networking Switch。

此外，2026 年成立的 Optical Scale-Up Consortium 也以建立 AI Infrastructure 的 Open Optical Scale-Up Specification 為目標，反映 Optical Interconnect 正逐漸從 Data Center Network 往更靠近 Accelerator 的 Scale-Up Domain 延伸。

也就是未來可能逐漸從：

Chip
→ Electrical PCB
→ Optical Module

演進到：

Chip
→ Optical I/O
→ Fiber

讓光更靠近 Computing Silicon。

Silicon Photonics 會取代所有 Copper Cable 嗎？

不會。

高速互連不是：

Copper vs Optical只能選一個。

較合理的架構仍是：

很短距離

PCB／Copper／DAC

具有低成本、低延遲、低複雜度等優勢。

距離與頻寬需求提高

AEC／AOC／Optical Transceiver

逐漸增加。

超高 Bandwidth Density

Silicon Photonics／CPO／Optical I/O

重要性提高。

因此未來更可能形成：

Electrical + Optical Hybrid Interconnect

而不是所有 Copper 被 Silicon Photonics 淘汰。

Silicon Photonics 對 Cable 與 Connector 產業代表什麼？

Silicon Photonics 增加後，並不代表 Cable 與 Connector 不再重要。

反而意味著高速互連的型態開始改變。

Electrical Connector

仍需要負責：

• Power
• Control
• Lower-Speed Signal
• Short-Reach High-Speed Electrical I/O

Optical Connector

需要支援：

• High-Density Fiber
• Low Insertion Loss
• Stable Alignment
• High Reliability
• Serviceability

Fiber Cable

將承載更多高頻寬、高密度 Optical Link。

Cable Management

AI Rack／Switch 的 Fiber 數量增加後：

• Bend Radius
• Fiber Routing
• Density
• Mechanical Protection
• Serviceability

都會成為重要工程問題。

因此 Silicon Photonics 並不是終結 Interconnect Industry。

更正確的理解是：

電子互連正在從以高速Electrical為主，逐漸增加更多Electrical + Optical整合需求。

Silicon Photonics 的未來發展方向

未來 Silicon Photonics 可以觀察幾個重要方向：

更高速 Optical Lane

持續提高每 Channel Data Rate。

更高 Wavelength Density

透過 WDM 提升單一 Fiber 可傳輸的總頻寬。

CPO

把 Silicon Photonic Engine 更靠近 Switch ASIC。

Optical I/O Chiplet

把 Optical Interface 更靠近 CPU、GPU、XPU。

Scale-Up Optical Interconnect

將光互連進一步導入 Accelerator-to-Accelerator 架構。

更成熟的 300 mm Manufacturing

提高 Silicon Photonics 的量產與成本效率。

AI Infrastructure 持續擴張後，Silicon Photonics 的角色將不只是「製作高速光模組」，而可能逐步成為：

Compute、Network與Optical Interconnect之間的重要橋樑。

Silicon Photonics 的核心觀念

如果把整篇濃縮成一句話：

Silicon Photonics 是把光學功能整合到半導體晶片上的技術平台，利用光來承載高速資料，並逐漸成為 AI Data Center 從 800G、1.6T 到 CPO、Optical I/O 的重要高速互連基礎。

它與：

Optical Fiber

不是同一件事。

它與：

Optical Transceiver

不是同一件事。

它與：

CPO

也不是同一件事。

更正確的關係是：

Silicon Photonics
↓
形成 Optical Engine
↓
可應用於 Pluggable Optics／CPO／Optical I/O
↓
連接 Optical Fiber
↓
建立高速光互連

這就是 Silicon Photonics 在下一代 AI Infrastructure 中最重要的角色。

常見問題

Silicon Photonics 是什麼？

Silicon Photonics 是利用矽基或與半導體製程相容的平台，將 Waveguide、Modulator、Photodetector 等 Photonic Function 整合到 Photonic Integrated Circuit，利用光進行高速資料傳輸的技術。

矽光子和光纖是一樣的嗎？

不一樣。Silicon Photonics 負責產生、調變、接收與處理 Optical Signal；Optical Fiber 則主要負責把光訊號從一個位置傳輸到另一個位置。

Silicon Photonics 和 CPO 有什麼不同？

Silicon Photonics 是 Photonic Technology；CPO 是把 Optical Engine 靠近 Switch ASIC 的 Packaging／System Architecture。CPO 很常利用 Silicon Photonics 實現 Optical Engine。

Silicon Photonics 一定需要外部 Laser 嗎？

不一定。不同 Silicon Photonics Platform 可以採 External Laser、Hybrid Integration 或 Integrated Laser 等不同架構。Intel例如已採用晶圓級整合 Laser 技術。

AI 資料中心為什麼需要矽光子？

AI Cluster 持續增加 Network Bandwidth、Port Density 與 Optical Interconnect 需求。Silicon Photonics 能把更多高速 Photonic Function 整合到晶片層級，因此逐漸被用於高速 Optical Transceiver、CPO 與 Optical I/O 等 AI Infrastructure 架構。

SyncTronics 解决方案

隨著 AI Data Center 從 400G、800G 邁向 1.6T，高速互連架構正逐步增加 Silicon Photonics、CPO 與 Optical Fiber 的使用。對實際設備而言，仍需同步評估 Electrical Interface、Optical Interface、Connector、Fiber、Cable Length、Signal Integrity、Thermal、機構與設備相容性。SyncTronics 可依應用需求協助評估高速 Cable Assembly、Connector、Fiber Interconnect 與客製化電子互連方案。

有線束、連接器、機電元件或客製化需求？歡迎與我們聯絡

如果您正在尋找合適的連接器、線材、線束加工、機電元件或電子互連解決方案，無論是產品選型、規格確認、少量試產（NPI）、OEM／ODM 客製化，或高速傳輸、高可靠度等特殊應用需求，金譽電子科技 可提供專業技術支援與評估。

歡迎前往【聯絡我們】頁面，留下您的需求與聯絡資訊。我們將以專業且快速的服務回覆您的需求，根據您的產品規格、應用需求與專案條件，協助評估最適合的產品與電子互連解決方案，並提供相關技術建議與客製化支援，協助您縮短選型與開發時間、降低專案風險，讓產品更順利導入量產。期待有機會與您合作，為您的每一項專案需求提供值得信賴的技術支援與解決方案。

相關延伸文章

CPO共封裝光學是什麼？AI資料中心為何需要CPO｜金譽電子科技

CPO vs可插拔光模組｜AI資料中心高速光通訊比較｜金譽電子科技

AI資料中心高速傳輸｜400G、800G、1.6T網路架構解析｜金譽電子科技

AI資料中心高速線材怎麼選？DAC、AEC、AOC與光模組比較｜金譽電子科技

免責與交流聲明

本內容係依公開資訊與產業經驗整理，僅供技術交流參考，不構成任何商業、技術或法律之建議或依據。內文所述之規格、材料、製程、應用方式及相關資訊，可能因設計條件、環境因素或使用情境不同而有所差異，相關內容不保證其完整性、正確性或適用性。
讀者應視實際應用情境，與相關設計或技術負責人員確認適用性，並自行評估相關風險。