ISSCC作为全球集成电路设计领域的巅峰论坛，被誉为“芯片奥林匹克大会”，每年吸引着学术界和工业界的精英共襄盛举。今年，台积电在大会上披露的这一全新一代封装技术，巧妙地将3D封装与硅光子技术相结合，旨在优化互联效能、显著降低功耗，并为提升AI芯片性能开启新篇章。
据台积电业务开发资深副总裁张晓强介绍，面对当前HBM与Chiplet小芯片数量增加带来的连接及能耗挑战，这项新技术凭借硅光子技术的运用，利用光纤替代传统I/O电路传输数据，从而有效解决了上述问题。同时，通过混合键合技术实现异构芯片堆叠在基础芯片顶部，以最大化封装平台的I/O性能。
新一代封装技术平台架构图中，特别引入了CPO（Co-Packaged Optics）概念，张晓强明确指出，硅光子技术无疑是CPO方案的不二之选。
此外，他强调现今最尖端的芯片已能集成高达1000亿个晶体管，但采用先进的3D封装技术后，单颗芯片有望突破至容纳1万亿个晶体管，预示着计算能力的指数级飞跃。尽管台积电尚未公布该新一代封装技术的具体商业化时间表，但从去年起，业界已频繁捕捉到台积电在硅光子及CPO领域的战略布局信号。2023年9月的消息透露，台积电正携手博通、英伟达等重量级客户共同研发硅光及CPO光学元件新品，预计最快2024年下半年迎来重大订单，2025年或将步入规模化生产阶段。
业内人士曾揭示，一旦台积电成功将硅光技术融入CPU、GPU等运算制程中，改写电子传输线路为光传输，处理器的计算能力将至少提升数十倍以上。台积电副总裁也曾公开表示，打造一个卓越的“硅光整合系统”，能够一举破解能耗与AI运算能力瓶颈，标志着一场新的技术典范转移，甚至可能引领我们步入一个全新的科技时代。
随着高速资料传输速率迅猛推进，进入800G乃至1.6T至3.2T时代，功率损耗和散热管理难题愈发凸显。对此，半导体行业提出的解决方案是将硅光子光学元件和交换器ASIC通过CPO封装技术整合成单一模块。这一方案已经得到微软、Meta等巨头的认可并应用于新一代网络架构中，展现出广阔的应用前景和市场潜力。
总结而言，台积电在ISSCC 2024上展示的这项创新封装技术不仅对高性能计算与AI芯片领域产生深远影响，也昭示着硅光子技术在解决未来芯片发展瓶颈方面的重要作用，预示着全球半导体产业即将步入一个新时代。
