EP6: TSMC COUPE簡介
相關資料網路上已經相當多了。本報告基於OFC 2025資料，先做概要性介紹。以後再利用機會，針對各項技術作深入探討，歡迎討論。
1. Summary:
TSMC COUPE(Compact Universal Photonics Engine) 主要是結合了兩個重要的技術: SiPH(Silicon Photonics)和SoIC-X(System-on‑Integrated Chip – eXtreme)
2. SiPH(Silicon Photonics):
2.1. 應用:
2.2. 4大
TX Light Source: III-V Lasers or μLED(Avicena)
Light Transport: Wave Guide, Coupler, Mux/Demux
TX Signal Modulator: MZM(Mach-Zehnder Modulator), MRM(Micro Ring Modulator)
RX Detector: Photo Detetor (e.g., Ge-based)
2.2. SiPH方塊圖範例
Coupler manage light inputs and outputs
Mux/DeMux’s handle the multiplexing of wavelength division multiplexing systems(MRM has these functions intrinsically)
Modulators and Photodetector(PD) convert between optical and electrical signals
2.3. 主要元件照片
2.4. TSMC目前的成果:
2.4.1. MRM spectra and different verse bias voltage conditions:
2.4.2. Transmission spectra of 16 Channel Dense Wavelength Division Multiplexing(DWDM) without heater compensation:
2.4.3. Ge-based PD responsity and photocurrent results:
2.5. TSMC SiPH PDK
TSMC在這SiPH領域的成果,已經不遜於Intel多年來的積累。
可以參考中山大學光電系教授洪勇智博士的演講: 矽光子晶片的今生與來世
3. SoIC-X(System-on‑Integrated Chip – eXtreme)
3.1. TSMC 3D Fabrics Technology(More than Moore)
這張圖是 TSMC 所公布的 3DFabric® Technology Portfolio，清楚劃分了兩大類技術：3D Si Stacking 和 Advanced Packaging。
SoIC技術都屬於真正的「3D IC」技術，具備垂直堆疊且直接訊號穿透（非透過基板或中介層）。
SoIC-X 結合了 Hybrid bonding 的高密度、低功耗優勢，搭配必要時的 TSV(Through-Silicon Via)，下層晶片能再透過 TSV 連接 substrate，是目前最具代表性的 3D IC 技術之一。
3.2. Hybrid bonding
Hybrid Honding(HB): SiO2 分子鍵 + Cu 金屬鍵
Hybrid bonding 和 bumps比較:
3.3. Various 3D Heterogenous Integration of PIC(Photonic Integrated Circuit) and EIC(Electronic Integrated Circuit)
3.4. TSMC’s choice: EIC on PIC by SoIC-X
** 圖表中的Y軸單位: BW density(Tbps/mm2) x Engery Efficiecy(bit/pJ) 是目前常用的benchmark。
主要的原因應該是EIC over PIC比較好處理EIC的Thermal。
4. COUPE
4.1. GTC 2025 Demo
4.2. Achievement
4.3. Supple Chain:
[Reference]
TSMC OFC 2025 slide
TSMC VLSI 2025 slide
Semi Vision