图一 : 矽光子技术引领资料中心与AI运算

在高效能运算（HPC）与人工智慧（AI）应用快速发展的背景下，资料中心对高速、低功耗的光学互连技术需求日益提升。意法半导体（ST）射频与光通讯事业群总经理Vincent FRAISSE描绘了ST对未来科技的愿景：「我们正迈向一个由感测、自主推理和智慧执行驱动的世界。」这项愿景建立在三大技术支柱上：

图二 : 云端互连智慧装置时代

资料中心四大核心的技术突破

从半导体角度分析现代资料中心，FRAISSE将其解构为四大关键要素：运算单元、记忆体架构、电源管理和互连技术。意法半导体凭藉技术优势，特别聚焦於其中两个最具挑战性的领域：

「在电源供应方面，我们致力於提升能源转换效率；而在互连技术上，则要解决高速传输与能耗平衡的难题。」FRAISSE解释道，「AI爆发性成长带来的真正挑战，不是单纯追求更高性能，而是如何在提升频宽的同时，优化每单位运算的功耗效率。」

深入探讨云端光学互连技术时，FRAISSE详细解析了电光收发模组的关键组成：

图三 : 因应运算能力日益成长的需求

当前资料中心的传输速度已达到800Gbps，但FRAISSE预见更惊人的发展：「3.2Tbps的传输能力将在不久後成为现实，这不仅需要革新性的矽光子技术，更需要整个产业链的协同创新。」他特别强调，这种速度跃升必须伴随着能源效率的同步提升，才能真正满足超大规模运算业者的需求。

传统收发模组依赖数位讯号处理器(DSP)来确保讯号完整性，但FRAISSE介绍了更具突破性的解决方案：

「透过矽光子技术与先进BiCMOS的结合，我们开发出线性可??拔光学模组(LPO)，这种创新架构能直接省略DSP元件，不仅降低30%以上的功耗，更大幅减少讯号延迟。」

这项技术突破使得传输距离得以延长，同时支持单通道200Gbps的高速传输，为下一代400Gbps方案奠定基础。

图四 : ST为云端伺服器打造先进解决方案

重磅技术发布：PIC100矽光子平台

最引人注目的，是FRAISSE正式宣布意法半导体的全新矽光子平台PIC100：

「这不仅是业界首个纯矽12寸制程解决方案，更采用创新的边缘耦合设计，相比传统垂直耦合方式可显着降低光学损耗。」

PIC100具有三大技术优势：

图五 : 云端光学互连的商机

共封装光学(CPO)的未来布局

对於GPU互连的技术演进，FRAISSE特别看好共封装光学的发展前景：

「为了解决GPU间互连的密度与功耗挑战，业界正积极发展光纤直连GPU的解决方案。我们的PIC100平台提供完整的技术套件，包括高密度调变器、客制化EIC和TSV 3D封装技术，将加速这项技术的商业化进程。」

在电子IC(EIC)领域，意法半导体同步推出新一代BiCMOS技术B55X系列。FRAISSE解释其优势：

「B55X具有业界最隹的线性度和杂讯表现，特别适合LPO应用场景。目前已有20家客户采用我们的BiCMOS技术开发解决方案，这项技术同时应用於大规模生产的RF前端模组。」

图六 : 可??拔光学收发模组基础概念

垂直整合的竞争优势

作为少数拥有完整IDM(垂直整合制造)能力的半导体企业，FRAISSE强调意法半导体的独特价值：

「我们在法国克罗尔的12寸晶圆厂同时生产矽光子和BiCMOS元件，不仅确保供应链稳定，更能提供从晶片设计、制造到电光测试的一站式服务。这种整合能力对追求CMOS级量产标准的客户极具吸引力。」

FRAISSE说：「我们正站在技术革命的转折点。AI不仅改变运算架构，更推动整个半导体产业的创新步伐。透过PIC100矽光子平台和B55X BiCMOS技术，意法半导体已做好准备，将与合作夥伴共同定义下一代资料中心与AI运算的标准。」

图七 : 矽光子关键技术

意法半导体推动矽光子技术

Vincent FRAISSE特别强调，可??拔收发模组在高效能运算（HPC）与云端运算中的关键角色，以及矽光子技术在其中的优势。

可??拔收发模组的核心功能是透过调变器将电子讯号转换为光讯号，并透过光电二极体将光讯号转换回电子讯号。其主要组件包括光源（雷射）、光学引擎（由光子 IC（PIC）与电子 IC（EIC）组成），以及负责整体运作的微控制器。在某些高阶应用中，模组还配备数位讯号处理器（DSP），用於均衡电子讯号输出至 xPU。

随着市场对更高传输量的需求增加，矽光子技术相较於现有的 EML 和 VCSEL 技术，展现出更卓越的效能。矽光子技术不仅支援更长的传输距离，也能提升运作速度，并且透过更线性的 EIC 和 BiCMOS 技术，有效降低功耗。

意法半导体早在十年前便投入矽光子技术研发，但当时市场尚未成熟，因此延後商业化时程。如今，随着市场需求的成熟，公司正式推出全新技术平台 PIC 100，并强调这是目前唯一可支援每通道最高 200Gb 传输速率的纯矽 12 寸技术。

图八 : 新一代光学连结技术

PIC 100 受惠於意法半导体位於法国Crolles的 12 寸晶圆厂，采用先进微影技术，达到与数位 CMOS 制程相当的良率。透过创新的材料堆叠技术，PIC 100 使光纤可直接连接至光子 IC 的边缘，而非传统的垂直耦合方式，进一步降低系统损耗，这对光学传输的开发者而言是一大突破。

与现有的 VCSEL 和 EML 技术相比，矽光子技术具备多项关键优势，包括：

图九 : 结合矽光子与BiCMOS技术

Vincent FRAISSE认为，转向矽光子技术已是不可逆的趋势，全球超大规模运算业者亦认同此观点。公司已与 AWS 签署合作协议，AWS 深度叁与了 PIC 100 的开发，并计画在技术量产後，将其部署於基础建设中。

此外，意法半导体也与全球领先的光学解决方案供应商合作，这些市场领导者专注於可??拔光学收发模组，并计画在下一代 1.6T 收发模组中采用 PIC 100，以应用於资料中心互连（DCI）与 AI 丛集。

PIC 100 预计於 2025 年下半年进入量产，将为市场带来更精巧的设计、更远的传输距离，以及业界尚未达到的纯矽整合技术效能，持续引领未来资料中心与 AI 运算发展。

图十 : BiCMOS加速市场采用动能

迎接资料中心与 AI 丛集新时代

随着 AI 计算与资料中心对高速传输需求的激增，意法半导体正透过其创新的矽光子技术与 BiCMOS 技术，为未来的云端光学互连提供关键解决方案。意法半导体射频与光通讯事业群总经理 Vincent FRAISSE 表示，这些技术将在可??拔收发模组（Pluggable Optical Transceivers）、共封装光学（CPO, Co-Packaged Optics）、以及最新的晶片对晶片（Chip-2-Chip）GPU 互连领域发挥关键作用。

可??拔收发模组的核心功能在於透过调变器将电子讯号转换为光讯号，并透过光电二极体将光讯号转换回电子讯号。其组成包括雷射光源、光学引擎（由光子 IC（PIC）与电子 IC（EIC）组成）、微控制器，以及在某些情况下配备数位讯号处理器（DSP），用於均衡输出至 xPU 的电子讯号。

图十一 : IDM模式提供强大竞争优势

矽光子技术相较於现有的 EML 和 VCSEL 技术，提供更卓越的效能，支援更长的传输距离与更高的运作速度，并且可降低功耗。特别是在 LPO（线性可??拔光学模组）与 LRO（线性接收光学模组）应用中，透过更线性的 EIC 和 BiCMOS 技术，可移除 DSP 进一步降低功耗，同时提升讯号稳定性。

随着连接密度持续提升并降低功耗成为业界关注焦点，机架後端的铜线连接正在逐步被光学连接取代。CPO（共封装光学）或 Optical IO（光学 I/O）技术应运而生，其概念是将光纤直接连接至 GPU，使光学传输更加紧密整合。

此类光学 I/O 需要高密度调变器、客制化 EIC 解决方案，以及矽穿孔（TSV）与 3D 组装技术，以降低损耗并提升密度。意法半导体将透过其 PIC100 设计平台，提供完整的技术工具组来支援 Optical IO 的开发与应用。

图十二 : ST技术重点摘要

在电子 IC（EIC）领域，意法半导体拥有领先的 BiCMOS 技术，其最新推出的 B55X 技术凭藉最高的震荡频率（Fmax）、最隹转换频率（FT）与低杂讯特性，成为单通道 200G 及下一代 400G 技术的理想选择。

B55X 尤其适用於 LPO 模组，能在无 DSP 的架构下大幅降低功耗与延迟，对於超大规模运算业者而言极具吸引力。目前已有约 20 家大型客户正在采用 BiCMOS 技术设计 EIC，并与多家合作夥伴携手推动技术导入。

意法半导体正式发表全新矽光子技术平台PIC100，这是目前唯一支援每通道 200Gb 传输速率的纯矽 12 寸技术。其创新的材料堆叠设计，让光纤可直接连接至光子 IC 的边缘，降低系统损耗。

PIC100 将受惠於法国克罗尔（Crolles）的 12 寸晶圆厂，并采用先进微影技术，使良率可达数位 CMOS 制程水准。该技术将於 2025 年下半年进入量产，并已获得 AWS 及多家光学收发模组领导厂商导入设计，预计应用於 1.6T 收发模组、资料中心互连（DCI）与 AI 丛集。

结语

AI 的崛起推动了更高速、更大频宽与更高能源效率的技术需求，意法半导体以矽光子技术 PIC100 与 BiCMOS B55X 技术回应市场趋势，并在光学传输领域建立强大的市场影响力。透过 12 寸矽技术平台与完整的供应链服务，意法半导体正引领未来云端光学互连技术的发展。