OFC 2025：台積電的矽光報告

台積電（TSMC）的報告主要圍繞其在矽光子時代的技術進展、設計機會以及相關成果，具體內容如下：

1. 公司簡介

台積電由張忠謀博士創立近40年，是一家純晶圓代工公司，不銷售晶片或IP。目前公司市值曾突破1億美元，全球員工超82,000人，在各大洲設有設計中心且持續擴張。

2. 新技術介紹

◆ 矽光子晶圓製造能力

矽光子作為新興技術，市場份額和成長迅速，台積電決定在成熟節點(65nm)上進行矽光子製造。其矽光子系統的關鍵元件包括耦合器、調製器、復用器、解復用器和光電探測器等。本公司可製造如微環調製器、MZ調製器等多種裝置，並將發佈包含各類裝置的完整PDK，可與電氣系統協同模擬。

◆ 系統級整合晶片互連技術（SOIC X）

過去互連技術從鍵合線發展到倒裝晶片C4凸點、微凸點，而SOIC X技術可實現兩個晶片的翻轉互連，高度小於10微米，間距約15微米，資料吞吐量更高，已通過所有認證步驟，可大規模生產。

◆ 緊湊型通用光子引擎（COUPE）

COUPE將光子晶片和電子晶片堆疊在一起，底部光子晶片採用成熟節點（如N65），頂部電子晶片可採用先進節點（如N7及以下）以利用其處理能力。該技術佔用空間小、功率高效、性能良好。

3. 設計機會

◆ 短互連優勢

互連距離短，無需終端匹配，互連損耗小，如PD和TIA之間的互連，100GHz時損耗為0.3dB，120GHz時為0.7dB。

◆ 電感相關設計

兩個晶片堆疊時，可利用兩顆晶片頂層的4個布線層實現創新設計。例如，可將兩個電感堆疊以加倍電感密度；利用互連結構和過孔構成垂直電感，甚至可製作雙匝垂直電感，佔用面積小，如分佈式放大器系統採用垂直電感可減小水平面積，但3D結構的表徵更困難。

4. 正在進行的工作（主動元件）

◆ 跨阻放大器改進

研究改進傳統跨阻放大器，採用類似Cherry Hooper的輸入結構，可望獲得更好的雜訊密度和更快速度，模擬可達70GHz和224Gbps PAM4。

◆ 驅動器設計

基於英特爾論文設計驅動器拓撲，可產生高達1.8V的擺幅，兩個驅動器構成差分驅動可產生3.6V擺幅，且電晶體在整個周期都處於安全工作區域，該設計將進行流片並可能發表論文。

◆ 微環調製器最佳化

針對微環調製器對工藝變化和溫度敏感的問題，透過在其頂部放置加熱元件並利用控制環路監測和保持其共振。

5. 結論

台積電發佈了矽光子晶圓製造能力，擁有新的互連技術，兩者結合產生了COUPE技術，具有功率和密度等多方面優勢。新的3D互連結構帶來了各種設計機會，提高了功率效率和資料吞吐量。 （光芯）