芯片传输技术突破 台湾成功开发PAM-4传收机

在国家科学及技术委员会（国科会）的支持下，台湾研究团队芯片传输技术取得突破，成功开发“四阶脉冲振幅调变（PAM-4）传收机”，结合共封装光元件（CPO）模组，单通道传输速率可达100Gb/s，有望在资料中心取代传统插拔式模组，提升传输速率并降低系统耗电。

国科会表示，随着科技快速发展，芯片设计技术面临前所未有的挑战。在国科会“关键新兴芯片设计研发计划”的支持下，由国立清华大学电机工程学系彭朋瑞副教授、谢秉璇副教授、电子工程研究所刘怡君副教授及国研院台湾半导体研究中心林铭伟博士共同组成研究团队，成功开发“四阶脉冲振幅调变（PAM-4）传收机”。

该技术结合共封装光元件（Co-packaged Optics, CPO）模组，单通道传输速率可达100Gb/s，有望取代传统插拔式进行光电转换的传输架构，满足更高传输速率与更低功耗的需求。

国科会表示，PAM-4传收机系通过将传送讯号由传统2种振幅提升至4种不同可能的振幅输出，以提高讯号承载资讯量，进而有效提升资料传输速率。然而，为准确解调4种不同振幅讯号，接收端电路架构相对复杂。对此，团队提出创新之PAM-4接收机设计，其核心概念为善用低解析度类比数位转换器，以实现高速资料的取样与解调。

国科会指出，此技术能有效降低整体功率消耗，相较于国外各大高速芯片公司于100Gb/s传输率下使用7奈米（nm）以下的制程，可在28奈米（nm）制程下即能实现性能相当的传收机电路。而此架构特性改良之外，晶片加入多项自我校正之功能，能抵抗芯片在不同温度下以及因量产所造成的误差，维持稳定一致的效能，提升实际量产与应用之可行性。

除PAM-4传收机设计外，台湾团队也以100Gb/s电传收机芯片为核心，结合硅光子载板上之高速光电转换元件，并通过异质整合封装技术，成功开发出CPO模组，实现CPO模组需要高速之硅光子载板开发。

国科会表示，硅光子技术是利用硅芯片制作光学元件，使光讯号能于芯片上进行传输与处理之技术。与传统插拔式光模组相比，CPO模组能够实现高度积体化的设计，缩减系统传输距离，有效提升频宽及降低功率消耗。

国科会表示，相较于传统电子讯号，光讯号具有更高频宽与更低功耗，特别适合高速资料传输与人工智慧资料中心应用。通过整合光调变器、光侦测器与电子电路，可实现高速光电整合晶片与先进封装系统。台湾团队已开发硅基微环调变器（Micro-Ring Modulator, MRM）达100Gbps电光转换，并整合频宽大于50GHz的高速光侦测器。

台湾团队针对此计划所开发的关键技术已取得6项美国发明专利及8项中华民国发明专利，执行计划期间也衍生多件产学合作计划，未来将进一步落实于产业应用，推动中华民国在相关领域的发展。