OFC2026 - 300mm 矽光子平台全面量產：三星晶圓代工力拼 HPC 與 AI 市場 - Samsung Foundry

在 AI 算力需求爆炸的 2026 年，數據中心的互連效率已成為瓶頸。在今年 OFC 大會上，三星晶圓代工（Samsung Foundry）正式揭露其 300mm（12 吋）矽光子（SiPh）平台 的最新進展。這不僅是技術規格的展現，更是三星在全球晶圓代工市場中，針對高效能運算（HPC）與 AI 應用，向台積電（TSMC）與格羅方德（GlobalFoundries）發出的正面挑戰。三星強調其具備從 PIC 到 CPO 的「一站式解決方案」實力，並透過轉向 12 吋晶圓製程，大幅提升產能與成本效益 。

核心技術解析：從 12 吋製程到極致功耗表現

三星此次發表的重點在於其 300mm SOI (Silicon-on-Insulator) 平台，採用 305 nm 厚度的頂層矽（Top Si）與 2 $\mu m$ 的埋氧層（BOX），並優化於 O-Band 運作 。

1. 關鍵製程指標與組件表現

三星利用 12 吋 DUV 浸潤式微影技術，將最小線間距縮減至 ~60 nm，這對於提升光柵耦合器（Grating Coupler）的精準度至關重要 。

• 波導損耗 (Propagation Loss)：

  • Si Strip Waveguide: 1.4~dB/cm。

    
    

  • Si Rib Waveguide: 0.7~dB/cm 。

    
    

  • SiN Waveguide: 0.4~dB/cm 。三星透露其氮化矽（SiN）採用 PECVD 製程，損耗表現已逼近產業頂尖水準 。

    
    

• 光學 I/O： 1D/2D 光柵耦合器在 1310 nm 下表現優異，其中 2D Si GC 透過逆向設計優化，極大化了耦合效率並降低極化相關損耗（PDL ~0.2 dB）。

  
  

2. 主動元件與 224 Gbps 實測

三星展示了強大的主動元件組合，特別是針對 1.6T 與 3.2T 傳輸速率的開發：

• MZM (Mach-Zehnder Modulator)： 頻寬超過 50 GHz，成功演示 224 Gbps PAM4 訊號傳輸 。

  
  

• MRM (Micro-Ring Modulator)： 提供「高頻寬」與「高調變效率」兩種 PN 接面設計，調變效率可達 55~pm/V 。

  
  

• 光偵測器 (Photodetector)： 高速鍺（Ge）PD 在一般情況下頻寬為 >50 GHz；若採用窄寬度設計，則可突破 100 GHz 。

  
  

封裝與時程：邁向 2 pJ/bit 的極致能效

三星的矽光子發展藍圖清晰地展示了從插拔式模組（PO）轉向共同封裝光學（CPO）的路徑：

指標 / 年份	2025 (PO)	2027-2028 (OE on Substrate)	2030 (CPO Turnkey)
功耗能效	10~pJ/bit	5~pJ/bit	2~pJ/bit
單通道頻寬	100G / 200G	200G / 400G	400G+
關鍵技術	GC / Pluggable	TCB, 25$\mu m$ Pitch	HCB, 10$\mu m$ Pitch / TSV

三星目前正開發成本效益極高的 TCB (Thermal Compression Bonding) 基礎光學引擎，並計畫在 2029-2030 年推出 HCB (Hybrid Copper Bonding) 基礎的下世代 CPO 轉鑰解決方案 。

PDK 能力：加速 EPIC 共模擬 (Co-simulation)

三星提供的 SPX1 PDK 已整合至產業標準 EDA 工具（如 Cadence 與 Synopsys），支援超過 40 種經過矽驗證（Si-verified）的元件 。其物理基礎的緊湊模型（Compact Models）能準確預測 MRM 的自發熱與光學峰值效應，這對於大型光電積體電路（EPIC）的設計成功率至關重要 。

產業鏈與市場影響：三星的「全拿」策略

三星在此次報告中釋放出強烈訊號：他們不甘於僅做代工。

1. 一站式供應鏈： 三星利用其內部的 HBM 記憶體、XPU 邏輯晶片以及 SiPh 平台的整合能力，試圖提供一條龍的 CPO 服務 。

   
   

2. 製程優勢： 從 8 吋轉向 12 吋不僅是產能增加，更是為了整合 TSV（矽穿孔）技術，實現 3D 堆疊封裝 。

   
   

3. 競爭態勢： 雖然三星在 SiN 損耗上表現亮眼，但對於邊緣耦合器（Edge Coupler）仍採取與 R&D 中心合作開發的保守態度，這顯示在極高頻寬的雷射耦合技術上，產業仍存在挑戰 。

   
   

Simple Tech Trend 觀點

三星 300mm SiPh 平台的成熟象徵著 矽光子正式進入 12 吋量產元年。過去 SiPh 長期被視為晶圓廠的「利基市場」，但隨著 AI 數據中心對 2 pJ/bit 功耗指標的剛性需求，矽光子已成為晶圓代工大廠的必爭之地。

未來 12-24 個月的預判：

• 1.6T 模組將成為主戰場： 三星 MZM 224 Gbps 的演示證明其已具備 1.6T 調變器的供應能力。

• 封裝戰勝製程： 三星提及的 HCB (Hybrid Copper Bonding) 才是 2028 年後勝出的關鍵，這將直接影響 HBM 與光學引擎的整合效率。

• 成本競爭： 12 吋晶圓的規模效應將迫使僅有 8 吋線的代工廠面臨巨大的毛利挑戰。三星正利用其在邏輯與記憶體的垂直整合優勢，試圖重塑 CPO 的商業模式。