Guest2023年8月24日シリコンフォトニクスの大きな波 光電融合に取組む台湾の新たな挑戦23/8/23のCTIMES【作者： 籃貫銘】より；シリコンフォトニクス（矽光子）は容易な技術ではありません。光と電気を同一チップ上で操作する技術で、異なる分野を横断しています。開発者は電子学に精通するだけでなく、光子学にも熟知している必要があります。しかし、台湾の産業界は長年、電子分野にのみ焦点を当てており、光子に関する知識はほとんどありません。この進捗をどう追いつかせるかが、現在の半導体産業における最も重要な課題です。台湾の半導体産業にとって、シリコンフォトニクスで勝利を収めるためには、集団戦を採用しなければ、勝利のチャンスは非常に小さいでしょう。この団体戦の規模はより広く深くなければならず、産業、政府、学術、研究を含めた全体を統合する必要があります。また、投資する金額と時間もさらに増やす必要があります。シリコンフォトニクスは高速かつ高効率が利点、パッケージ（封入）が技術的ボトルネック工研院の電子光電システム研究所の組長である方彦翔氏によれば、シリコンフォトニクス技術の利点には、高速性、高い統合度、低エネルギー消費、低コストなどがあります。例えば、データ処理センターの光トランシーバーモジュールでは、過去には様々な部品（レーザー、検光器、波長多重分波器など）を人手で組み合わせる必要がありましたが、シリコンフォトニクスでは必要な光電子部品を単一のシリコンチップに統合でき、組み立てコストを大幅に削減し、歩留まりも格段に向上させることができます。方彦翔氏は現在、工研院シリコンフォトニクスプロジェクトの計画主任として、技術研究をリードし、産業界との連携を積極的に行い、シリコンフォトニクス産業の発展を推進しています。シリコンフォトニクス技術の近年の飛躍的な進展は、部品自体の性能向上だけでなく、光チップの封入、測定、モジュール統合も含まれます。技術が徐々に成熟するにつれ、高密度および高信頼性を実現するための先進的な封入技術の開発に注目が集まっています。先進的な封入技術は、小さな体積内で複数の部品を統合しながら優れた熱管理と光学性能を確保でき、国際的な発展トレンドでは、システムの統合、多機能性、そして応用の多様性をより強調しています。シリコンフォトニクス技術が近年、大きな進展を遂げた理由は、日々増加する高速データ伝送と処理の需要が大きな原動力となっていることです。特にAIアプリケーションの台頭により、この需要の急増が加速されており、データセンターのアプリケーションでその影響が顕著です。方彦翔氏によると、シリコンフォトニクス技術は、シリコン素材を基に光子と電子を組み合わせ、チップ上で高速かつ高帯域の光通信と光電子学機能を実現します。この技術により、高速なデータ伝送速度と低いエネルギー消費及び伝送損失が実現され、効率的なデータ伝送と処理能力が提供されます。そのため、シリコンフォトニクス技術は、データセンターや高性能計算システムが直面するデータ伝送のボトルネックを解決する鍵技術の一つとされています。彼は、未来5年以内にデータ伝送速度が25.6Tbpsから204.8Tbpsに増加すると、従来の光受信送信モジュールアーキテクチャによる伝送損失が新たなボトルネックになると予測しています。シリコンフォトニクス技術を基にした共封装光学モジュール（Co-Packaged Optics; CPO）は、より高速な伝送速度と低損失を提供し、計算能力を30倍以上にする可能性があります。これが、国際的な大手企業が研究開発に積極的に投資している理由です。しかし、シリコンフォトニクス技術は簡単なものではありません。方彦翔氏によると、この技術の発展はいくつかの重要なボトルネックに直面しています。シリコンフォトニクスチップの製造コストが高いことが、大規模な応用の普及を制限しており、コスト削減は緊急の課題です。さらに、シリコンフォトニクス部品の性能と安定性の向上が求められており、設計、製造、テストに関する深い研究が必要です。彼はさらに、シリコンフォトニクスチップ上での効率的な光源の統合が大きな挑戦であると指摘しています。光源と検出器をシリコンチップ上で統合する効果的な方法を見つけることが、システムの性能を向上させる鍵です。これらの挑戦は技術的な突破と継続的な研究投資を必要としており、今後数年から10年以内に実質的な進展が見込まれ、シリコンフォトニクス技術のより広範な応用が推進されると予想されます。台湾は半導体および光電子の産業集積という利点を持つが、システムの垂直統合が不足シリコンフォトニクスが次世代計算技術の橋頭堡とされる中で、台湾はその参加を欠かすことができません。さらに、相対的な利点も持ち合わせており、この競争において先行するチャンスがあります。方彦翔氏によれば、台湾は半導体の製造、設計、封入テストの統合産業を有しており、消費型ネットワーク通信機器市場での豊富な経験があります。現在、計算とネットワーク通信の需要の増大、エネルギー節約への意識向上を背景に、高速光電通信チップの開発に投資することが、上流の製造から下流のシステム応用までをスムーズにつなぐキーとなります。これは台湾の産業全体の付加価値を引き上げる重要な要素です。方彦翔氏はまた、台湾の産学研がシリコンフォトニクス分野で初期段階にあるものの、既に一定の研究開発能力を有していることを強調しています。例えば、工研院はシリコンフォトニクスの設計、高速光電測定プラットフォーム、そして8インチシリコンフォトニクスプロセスの開発経験を持っています。CPO技術が発展初期にあり、産業チェーンがまだ明確ではないため、各チーム間の出発点に大きな差はありません。さらに、方彦翔氏は、シリコンフォトニクス技術が国際的な大手企業の発展に追いつくためには、まず台湾が半導体および光電産業で持つ基盤的な利点を活用し、政府がシリコンフォトニクス技術分野へのリソース投入を増やすべきだと考えています。次に、産学の連携を強化し、産業界と学術界間での協力を促進し、シリコンフォトニクス技術の研究開発と応用プラットフォームを構築して、リソースと専門知識を共有し、技術の転換と商業化を加速する必要があります。最後に、国際協力を強化し、国際的に先進的なシリコンフォトニクス研究開発機関や企業と協力して技術交流や共同プロジェクトを行い、先進的な国際的経験を吸収して、台湾のシリコンフォトニクス分野の発展を加速することが求められます。もちろん、台湾がシリコンフォトニクス技術を発展させるにあたり、不利な点も存在します。現在、高速光電通信チップ市場はBroadcomやMarvellといった外国の大手企業が掌握しており、この部品はその経済規模が大きいだけでなく、台湾のサーバー産業の自主的な発展空間やソフトウェアアプリケーションエコシステムにも影響を与え、効率的なネットワーク通信システムの発展の主要なボトルネックとなっています。さらに、シリコンフォトニクスチップが微細化されるほど、光学的ドッキング技術はより精密でなければならないため、伝統的な光ファイバーコネクタの大きな体積は、I/Oデータ量が増加するときにI/O密度の向上を阻害します。しかし、高精度なシリコンフォトニクスの光学位置合わせに関しては、現在の台湾の工場の技術能力ではまだ不足しており、重要な位置合わせモジュールはFiconTec、PI、ASML、FIBERPROなどの外国企業が独占しています。最後に、垂直統合の欠如が問題です。方彦翔氏によると、台湾は半導体、IC設計、パッケージングテストなど、上流から下流までの完全な産業チェーンを有していますが、システム製造業の受け皿が不足しており、これが台湾のシリコンフォトニクス応用の研究開発の自主性を制限しています。国際的大手企業が競争・投資する中で、TSMCは再び戦略的な地位にあるシリコンフォトニクス技術の重要性は世界中で認識されており、ヨーロッパ、アメリカ、日本、中国などの主要な科学技術大国は数年前からこの分野に大規模な研究開発資金を投じ、関連する供給チェーンと人材育成にも力を入れています。これは将来の科学技術競争で遅れを取らないための措置です。台湾はこの技術開発のスタートが遅れましたが、最近では国際的な大手企業からの積極的な要請を受け、シリコンフォトニクスの技術サービス開発を加速しています。特に台湾積体電路製造公司（TSMC）は、先進プロセスと光電チップの統合において重要な役割を担っています。「小三が今、正室になる時だ！」という表現を用いて、洪勇智教授は現在のシリコンフォトニクスの役割の変化を例えています。洪勇智教授は中山大学光電工学系の特聘教授として勤務し、集積光電子部品の研究を主宰しています。彼は長期にわたりシリコンフォトニクス技術の研究に投資し、チームを率いて微小シリコンフォトニクスジャイロスコープドライブチップの開発を行い、TSMCと共に多くの産学研究プロジェクトを進行しています。洪教授によると、ChatGPTなどの生成型AIアプリケーションの進展により、Apple、AMD、NVIDIAなどの国際大手企業はシリコンフォトニクス技術を正式にプロセッサチップ開発路線に組み入れています。これによりTSMCは内部のシリコンフォトニクスチップの研究開発スケジュールを加速し、顧客の要求に応える必要があります。さらに、これらの一流企業からのリソース投入が非常に大きいため、TSMCにおけるシリコンフォトニクス技術の発展の重要性が増しています。国際大手がシリコンフォトニクスの開発をTSMCに移す理由について洪教授は、シリコンフォトニクスが先進プロセスとの統合を要求するためだと考えています。彼は、現在の半導体産業には二つの重要な開発方向があると述べています。一つは3ナノメートルや2ナノメートルなどの先進プロセスの進化です。もう一つはシリコンフォトニクスの統合です。この二つの技術を分離して行うよりも、特にTSMC、サムスン、インテルなどが提供できる先進プロセスを利用し、TSMCで一括して完了させる方が効率的ですシリコンフォトニクスは神経系に似た計算に対応、AIアプリケーションに適している洪勇智教授は、シリコンフォトニクスがAI計算にどうして有利なのかを技術原理の面から解析しています。彼によると、光計算のアイデアはかなり以前に提案されたが、徐々に話題から遠ざかっていました。これは「電気」が伝統的な計算論理機構により適していたためですが、AIの登場によって状況が変わりました。伝統的な計算機構と比較して、AI技術は論理計算から離れ、神経ネットワークベースの計算へと進化しています。神経ネットワークの計算は多くの乗算と加算を要求するため、伝統的なデジタル方式では難しいことがあります。デジタル方式は階段的な形式に属し、解像度が高い要求に対応するのは容易ではありません。このため、アナログ方式が比較的扱いやすいとされています。光は先天的にアナログ信号であり、近年では計算用途での利用が活発になっています。光は高速であり、アナログ信号の特性を持つため、特にCNN（Convolutional neural network）のような計算処理に効率的です。これが、シリコンフォトニクスが近年大幅な進展を遂げた一因となっています。洪勇智教授は、シリコンフォトニクスが過去一年間に目覚ましい発展を遂げたことも指摘しています。国際会議や業界内で光計算に注目が集まっており、多くの国際会議では「Photonics Computing」をテーマにした議題が頻繁に取り上げられています。光の計算能力は伝送速度や帯域幅、損失の面で電気を上回り、AIの時代においてその利点がさらに顕著になっています。シリコンフォトニクスの三大ボトルネック：アナログ、検出、入出力I/O現在の光学部品技術はかなり成熟しており、光源、光伝送、光受信送信器の性能も優れています。ただし、これらの部品を一体化し、電気と協調して動作させる「光電協調」が主な課題です。洪勇智教授によると、電気と光の部品は別々には進化していますが、これらの統合の進行は比較的遅れています。特に、光と電気の共同シミュレーションや共同封入（CPO）において、さらなる技術的突破が必要です。現在、光と電気のシミュレーションは異なるソフトウェアで個別に行われています。しかし、シリコンフォトニクスはチップパッケージ内で同時に動作するため、光と電気の同時シミュレーションが求められます。この課題を解決するためには、Cadence、Synopsys、AnsysなどのEDAベンダーの協力が必要です。共同シミュレーションの技術的突破が成功すれば、共同封入プロセスもスムーズに進むでしょう。また、光I/O設計はアナログ技術と密接に関連しており、特に光I/Oが一定数に達した場合のチップ内外の設計が課題です。この解決にはシミュレーションツールの利用が不可欠です。光の動作速度の速さによる熱問題も含め、統合的なシミュレーションツールの役割はシリコンフォトニクスの発展において極めて重要です。設計端の光電共同シミュレーションに加えて、製品完成後の光電共同検出も別の大きな課題です。洪勇智教授は、現在市場には光と電を同時に検出できる装置が不足しているため、シリコンフォトニクスチップの検出が困難であることを指摘しています。特にシリコン光学部品は通常、III-V族材料を使用していますが、この材料はウエハー製造プロセスでの汚染のリスクがあり、その統合可能性はまだ確認されていません。産官学研が協力して技術的なボトルネックを速やかに突破前述した発展状況や数々の課題を踏まえると、台湾のシリコンフォトニクス産業が確立するには、一、二年といった短期間では足りず、より長い時間が必要です。しかし、この技術は統合と横断的な科学を重視しているため、単一の企業や一つの分野だけで推進するのは非効率的です。最良のアプローチは、産業界と学界が協力し、政府からの強力な支援を受けることです。洪勇智氏によると、台湾には非常に充実した半導体産業チェーンがあります。この分野では、設計から製造、パッケージング、最終的なシステム統合に至るまで一貫した流れが確立しており、多数の関連企業が存在します。例えば、聯発科技（MediaTek）、台積電（TSMC）、日月光（ASE）が挙げられ、サーバー分野では緯創（Wistron）や廣達（Quanta）などがあります。ただし、光子技術への対応は遅れており、多くの技術者がこの分野に不慣れです。また、欧州、アメリカ、日本、シンガポールと比較すると、台湾政府のシリコンフォトニクスに対する支援は少ないです。EUでは2013年からベルギーのマイクロエレクトロニクス研究センター（imec）でシリコンフォトニクスの研究を支援し、アメリカでは2016年にオバマ大統領がIBMから生産ラインを引き継ぎ、全米の研究計画でシリコンフォトニクスの開発を加速しました。台湾では、シリコンフォトニクス技術に関する最も深い理解と人材資源を持つのは実際には学界です。したがって、学術研究を活用してシリコンフォトニクスの可能性を引き上げることが重要です。しかし、学校ではソフトウェアおよびハードウェアリソースが不足しており、産業界と政府の協力が必要です。現在、台湾におけるシリコンフォトニクスの研究開発力はかなり分散していますが、洪勇智氏は「細かい砂を積み重ねて塔を作る」ことの価値を信じています。継続的な積み重ねにより、成果は大きなものに成長するでしょう。学界は創造的で自由な発想を持っており、台湾のシリコンフォトニクス技術の発展に新たな刺激と可能性をもたらすことが期待されます。参考： https://www.ctimes.com.tw/DispArt/cn/%E7%A1%85%E5%85%89%E5%AD%90/2308231843F8.shtml
23/8/23のCTIMES【作者： 籃貫銘】より；シリコンフォトニクス（矽光子）は容易な技術ではありません。光と電気を同一チップ上で操作する技術で、異なる分野を横断しています。開発者は電子学に精通するだけでなく、光子学にも熟知している必要があります。しかし、台湾の産業界は長年、電子分野にのみ焦点を当てており、光子に関する知識はほとんどありません。この進捗をどう追いつかせるかが、現在の半導体産業における最も重要な課題です。台湾の半導体産業にとって、シリコンフォトニクスで勝利を収めるためには、集団戦を採用しなければ、勝利のチャンスは非常に小さいでしょう。この団体戦の規模はより広く深くなければならず、産業、政府、学術、研究を含めた全体を統合する必要があります。また、投資する金額と時間もさらに増やす必要があります。シリコンフォトニクスは高速かつ高効率が利点、パッケージ（封入）が技術的ボトルネック工研院の電子光電システム研究所の組長である方彦翔氏によれば、シリコンフォトニクス技術の利点には、高速性、高い統合度、低エネルギー消費、低コストなどがあります。例えば、データ処理センターの光トランシーバーモジュールでは、過去には様々な部品（レーザー、検光器、波長多重分波器など）を人手で組み合わせる必要がありましたが、シリコンフォトニクスでは必要な光電子部品を単一のシリコンチップに統合でき、組み立てコストを大幅に削減し、歩留まりも格段に向上させることができます。方彦翔氏は現在、工研院シリコンフォトニクスプロジェクトの計画主任として、技術研究をリードし、産業界との連携を積極的に行い、シリコンフォトニクス産業の発展を推進しています。シリコンフォトニクス技術の近年の飛躍的な進展は、部品自体の性能向上だけでなく、光チップの封入、測定、モジュール統合も含まれます。技術が徐々に成熟するにつれ、高密度および高信頼性を実現するための先進的な封入技術の開発に注目が集まっています。先進的な封入技術は、小さな体積内で複数の部品を統合しながら優れた熱管理と光学性能を確保でき、国際的な発展トレンドでは、システムの統合、多機能性、そして応用の多様性をより強調しています。シリコンフォトニクス技術が近年、大きな進展を遂げた理由は、日々増加する高速データ伝送と処理の需要が大きな原動力となっていることです。特にAIアプリケーションの台頭により、この需要の急増が加速されており、データセンターのアプリケーションでその影響が顕著です。方彦翔氏によると、シリコンフォトニクス技術は、シリコン素材を基に光子と電子を組み合わせ、チップ上で高速かつ高帯域の光通信と光電子学機能を実現します。この技術により、高速なデータ伝送速度と低いエネルギー消費及び伝送損失が実現され、効率的なデータ伝送と処理能力が提供されます。そのため、シリコンフォトニクス技術は、データセンターや高性能計算システムが直面するデータ伝送のボトルネックを解決する鍵技術の一つとされています。彼は、未来5年以内にデータ伝送速度が25.6Tbpsから204.8Tbpsに増加すると、従来の光受信送信モジュールアーキテクチャによる伝送損失が新たなボトルネックになると予測しています。シリコンフォトニクス技術を基にした共封装光学モジュール（Co-Packaged Optics; CPO）は、より高速な伝送速度と低損失を提供し、計算能力を30倍以上にする可能性があります。これが、国際的な大手企業が研究開発に積極的に投資している理由です。しかし、シリコンフォトニクス技術は簡単なものではありません。方彦翔氏によると、この技術の発展はいくつかの重要なボトルネックに直面しています。シリコンフォトニクスチップの製造コストが高いことが、大規模な応用の普及を制限しており、コスト削減は緊急の課題です。さらに、シリコンフォトニクス部品の性能と安定性の向上が求められており、設計、製造、テストに関する深い研究が必要です。彼はさらに、シリコンフォトニクスチップ上での効率的な光源の統合が大きな挑戦であると指摘しています。光源と検出器をシリコンチップ上で統合する効果的な方法を見つけることが、システムの性能を向上させる鍵です。これらの挑戦は技術的な突破と継続的な研究投資を必要としており、今後数年から10年以内に実質的な進展が見込まれ、シリコンフォトニクス技術のより広範な応用が推進されると予想されます。台湾は半導体および光電子の産業集積という利点を持つが、システムの垂直統合が不足シリコンフォトニクスが次世代計算技術の橋頭堡とされる中で、台湾はその参加を欠かすことができません。さらに、相対的な利点も持ち合わせており、この競争において先行するチャンスがあります。方彦翔氏によれば、台湾は半導体の製造、設計、封入テストの統合産業を有しており、消費型ネットワーク通信機器市場での豊富な経験があります。現在、計算とネットワーク通信の需要の増大、エネルギー節約への意識向上を背景に、高速光電通信チップの開発に投資することが、上流の製造から下流のシステム応用までをスムーズにつなぐキーとなります。これは台湾の産業全体の付加価値を引き上げる重要な要素です。方彦翔氏はまた、台湾の産学研がシリコンフォトニクス分野で初期段階にあるものの、既に一定の研究開発能力を有していることを強調しています。例えば、工研院はシリコンフォトニクスの設計、高速光電測定プラットフォーム、そして8インチシリコンフォトニクスプロセスの開発経験を持っています。CPO技術が発展初期にあり、産業チェーンがまだ明確ではないため、各チーム間の出発点に大きな差はありません。さらに、方彦翔氏は、シリコンフォトニクス技術が国際的な大手企業の発展に追いつくためには、まず台湾が半導体および光電産業で持つ基盤的な利点を活用し、政府がシリコンフォトニクス技術分野へのリソース投入を増やすべきだと考えています。次に、産学の連携を強化し、産業界と学術界間での協力を促進し、シリコンフォトニクス技術の研究開発と応用プラットフォームを構築して、リソースと専門知識を共有し、技術の転換と商業化を加速する必要があります。最後に、国際協力を強化し、国際的に先進的なシリコンフォトニクス研究開発機関や企業と協力して技術交流や共同プロジェクトを行い、先進的な国際的経験を吸収して、台湾のシリコンフォトニクス分野の発展を加速することが求められます。もちろん、台湾がシリコンフォトニクス技術を発展させるにあたり、不利な点も存在します。現在、高速光電通信チップ市場はBroadcomやMarvellといった外国の大手企業が掌握しており、この部品はその経済規模が大きいだけでなく、台湾のサーバー産業の自主的な発展空間やソフトウェアアプリケーションエコシステムにも影響を与え、効率的なネットワーク通信システムの発展の主要なボトルネックとなっています。さらに、シリコンフォトニクスチップが微細化されるほど、光学的ドッキング技術はより精密でなければならないため、伝統的な光ファイバーコネクタの大きな体積は、I/Oデータ量が増加するときにI/O密度の向上を阻害します。しかし、高精度なシリコンフォトニクスの光学位置合わせに関しては、現在の台湾の工場の技術能力ではまだ不足しており、重要な位置合わせモジュールはFiconTec、PI、ASML、FIBERPROなどの外国企業が独占しています。最後に、垂直統合の欠如が問題です。方彦翔氏によると、台湾は半導体、IC設計、パッケージングテストなど、上流から下流までの完全な産業チェーンを有していますが、システム製造業の受け皿が不足しており、これが台湾のシリコンフォトニクス応用の研究開発の自主性を制限しています。国際的大手企業が競争・投資する中で、TSMCは再び戦略的な地位にあるシリコンフォトニクス技術の重要性は世界中で認識されており、ヨーロッパ、アメリカ、日本、中国などの主要な科学技術大国は数年前からこの分野に大規模な研究開発資金を投じ、関連する供給チェーンと人材育成にも力を入れています。これは将来の科学技術競争で遅れを取らないための措置です。台湾はこの技術開発のスタートが遅れましたが、最近では国際的な大手企業からの積極的な要請を受け、シリコンフォトニクスの技術サービス開発を加速しています。特に台湾積体電路製造公司（TSMC）は、先進プロセスと光電チップの統合において重要な役割を担っています。「小三が今、正室になる時だ！」という表現を用いて、洪勇智教授は現在のシリコンフォトニクスの役割の変化を例えています。洪勇智教授は中山大学光電工学系の特聘教授として勤務し、集積光電子部品の研究を主宰しています。彼は長期にわたりシリコンフォトニクス技術の研究に投資し、チームを率いて微小シリコンフォトニクスジャイロスコープドライブチップの開発を行い、TSMCと共に多くの産学研究プロジェクトを進行しています。洪教授によると、ChatGPTなどの生成型AIアプリケーションの進展により、Apple、AMD、NVIDIAなどの国際大手企業はシリコンフォトニクス技術を正式にプロセッサチップ開発路線に組み入れています。これによりTSMCは内部のシリコンフォトニクスチップの研究開発スケジュールを加速し、顧客の要求に応える必要があります。さらに、これらの一流企業からのリソース投入が非常に大きいため、TSMCにおけるシリコンフォトニクス技術の発展の重要性が増しています。国際大手がシリコンフォトニクスの開発をTSMCに移す理由について洪教授は、シリコンフォトニクスが先進プロセスとの統合を要求するためだと考えています。彼は、現在の半導体産業には二つの重要な開発方向があると述べています。一つは3ナノメートルや2ナノメートルなどの先進プロセスの進化です。もう一つはシリコンフォトニクスの統合です。この二つの技術を分離して行うよりも、特にTSMC、サムスン、インテルなどが提供できる先進プロセスを利用し、TSMCで一括して完了させる方が効率的ですシリコンフォトニクスは神経系に似た計算に対応、AIアプリケーションに適している洪勇智教授は、シリコンフォトニクスがAI計算にどうして有利なのかを技術原理の面から解析しています。彼によると、光計算のアイデアはかなり以前に提案されたが、徐々に話題から遠ざかっていました。これは「電気」が伝統的な計算論理機構により適していたためですが、AIの登場によって状況が変わりました。伝統的な計算機構と比較して、AI技術は論理計算から離れ、神経ネットワークベースの計算へと進化しています。神経ネットワークの計算は多くの乗算と加算を要求するため、伝統的なデジタル方式では難しいことがあります。デジタル方式は階段的な形式に属し、解像度が高い要求に対応するのは容易ではありません。このため、アナログ方式が比較的扱いやすいとされています。光は先天的にアナログ信号であり、近年では計算用途での利用が活発になっています。光は高速であり、アナログ信号の特性を持つため、特にCNN（Convolutional neural network）のような計算処理に効率的です。これが、シリコンフォトニクスが近年大幅な進展を遂げた一因となっています。洪勇智教授は、シリコンフォトニクスが過去一年間に目覚ましい発展を遂げたことも指摘しています。国際会議や業界内で光計算に注目が集まっており、多くの国際会議では「Photonics Computing」をテーマにした議題が頻繁に取り上げられています。光の計算能力は伝送速度や帯域幅、損失の面で電気を上回り、AIの時代においてその利点がさらに顕著になっています。シリコンフォトニクスの三大ボトルネック：アナログ、検出、入出力I/O現在の光学部品技術はかなり成熟しており、光源、光伝送、光受信送信器の性能も優れています。ただし、これらの部品を一体化し、電気と協調して動作させる「光電協調」が主な課題です。洪勇智教授によると、電気と光の部品は別々には進化していますが、これらの統合の進行は比較的遅れています。特に、光と電気の共同シミュレーションや共同封入（CPO）において、さらなる技術的突破が必要です。現在、光と電気のシミュレーションは異なるソフトウェアで個別に行われています。しかし、シリコンフォトニクスはチップパッケージ内で同時に動作するため、光と電気の同時シミュレーションが求められます。この課題を解決するためには、Cadence、Synopsys、AnsysなどのEDAベンダーの協力が必要です。共同シミュレーションの技術的突破が成功すれば、共同封入プロセスもスムーズに進むでしょう。また、光I/O設計はアナログ技術と密接に関連しており、特に光I/Oが一定数に達した場合のチップ内外の設計が課題です。この解決にはシミュレーションツールの利用が不可欠です。光の動作速度の速さによる熱問題も含め、統合的なシミュレーションツールの役割はシリコンフォトニクスの発展において極めて重要です。設計端の光電共同シミュレーションに加えて、製品完成後の光電共同検出も別の大きな課題です。洪勇智教授は、現在市場には光と電を同時に検出できる装置が不足しているため、シリコンフォトニクスチップの検出が困難であることを指摘しています。特にシリコン光学部品は通常、III-V族材料を使用していますが、この材料はウエハー製造プロセスでの汚染のリスクがあり、その統合可能性はまだ確認されていません。産官学研が協力して技術的なボトルネックを速やかに突破前述した発展状況や数々の課題を踏まえると、台湾のシリコンフォトニクス産業が確立するには、一、二年といった短期間では足りず、より長い時間が必要です。しかし、この技術は統合と横断的な科学を重視しているため、単一の企業や一つの分野だけで推進するのは非効率的です。最良のアプローチは、産業界と学界が協力し、政府からの強力な支援を受けることです。洪勇智氏によると、台湾には非常に充実した半導体産業チェーンがあります。この分野では、設計から製造、パッケージング、最終的なシステム統合に至るまで一貫した流れが確立しており、多数の関連企業が存在します。例えば、聯発科技（MediaTek）、台積電（TSMC）、日月光（ASE）が挙げられ、サーバー分野では緯創（Wistron）や廣達（Quanta）などがあります。ただし、光子技術への対応は遅れており、多くの技術者がこの分野に不慣れです。また、欧州、アメリカ、日本、シンガポールと比較すると、台湾政府のシリコンフォトニクスに対する支援は少ないです。EUでは2013年からベルギーのマイクロエレクトロニクス研究センター（imec）でシリコンフォトニクスの研究を支援し、アメリカでは2016年にオバマ大統領がIBMから生産ラインを引き継ぎ、全米の研究計画でシリコンフォトニクスの開発を加速しました。台湾では、シリコンフォトニクス技術に関する最も深い理解と人材資源を持つのは実際には学界です。したがって、学術研究を活用してシリコンフォトニクスの可能性を引き上げることが重要です。しかし、学校ではソフトウェアおよびハードウェアリソースが不足しており、産業界と政府の協力が必要です。現在、台湾におけるシリコンフォトニクスの研究開発力はかなり分散していますが、洪勇智氏は「細かい砂を積み重ねて塔を作る」ことの価値を信じています。継続的な積み重ねにより、成果は大きなものに成長するでしょう。学界は創造的で自由な発想を持っており、台湾のシリコンフォトニクス技術の発展に新たな刺激と可能性をもたらすことが期待されます。参考： https://www.ctimes.com.tw/DispArt/cn/%E7%A1%85%E5%85%89%E5%AD%90/2308231843F8.shtml
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