光子技術科技業明日之星
王宣智、STPI科技政策研究組 發表於 2018年3月26日
圖、主要國家投入光子技術計畫
在所有的光子技術中，光傳輸技術與光整合電路為最重要的次世代的技術，未來將會對醫療技術、光電感測、太陽能電池元件、遠紅外線光源及光顯示等應用產生革命性的影響。
市場研調機構Credence即預估光整合電路在2020年的全球產值將達到13億美元，2015年至2020年產值年複合成長率高達25.2%。MarketsandMarkets更指出，未來光子技術在電信傳輸與資料傳輸等應用將成長最快，將於2020年達到200萬美元，而消費性電子的光子技術應用也值得關注，預計在2020年產值也將達到150萬美元。
光子因為不具有電荷與質量，擁有低能量耗損與不容易受到外界干擾的特性，能夠解決半導體在不斷微縮過程中，元件與導線的距離縮短導致電磁干擾導致操作延遲、能源損耗等相關的問題。因此，光子成為後摩爾定律時代中，新興的重要技術。歐盟在2009年歐盟所提出Key Enabling Technologies(KETs)的五項技術，即包含光子技術。光子技術的節能特徵，將隨著倍數增加的運算、儲存需要而變得日益重要，各國也紛紛投入相關研究計畫支持。本文將介紹歐盟、美國、日本與中國的技術投入，了解未來光子技術的發展方向與重點。
在歐盟第7期框架計畫，就透過科技補助支持CMOS整合光電子技術(HELIOS)研究、光子製造技術平台(PLAT4M)等計畫，協助將光子整合電路技術從科學研究變成商業產品並形成產業。進入歐盟第8期歐盟框架計畫階段(Horizon 2020)，歐盟將光子技術的研發分為先進技術研究與產業技術研究，主要是目的是探索光子先進技術，保持歐洲在光子技術上的領先；還有透過公私夥伴協力的方式，加速光子技術的產業發展。
美國在先進製造夥伴2.0計畫預計以尖端製造業再復興創造美國的經濟發展，所提出的15個創新研究中心，即包含光整合電路創新中心(AIM Photonics)，並由紐約州立大學與美國能源局共同負責營運。該創新中心的成立目的，主要提供光整合電路的標準化平台，協助光子技術的產業擴散。創新中心將串聯設備製造商、材料供應商、軟體供應商、光整合電路生產商與研究者，透過多方合作，加快光子技術的產業化進程。除了產業技術外，美國國家科學基金會、美國國家航空暨太空總署、國防高等研究計劃署等也有投入光子尖端技術的研發，包含了LiDar技術、光處理器、先進醫療光感測器、多光雷射等。
日本政府對於光子技術的支援可追溯到最先端技術開發支援計畫(FIRST)於2009年9月啟動的光電子融合系統基礎技術開發(PECST)項目，主要是開發光整合電路基礎技術。針對光子技術扮演的角色日益重要，日本經濟產業省與新能源產業技術綜合開發機構(NEDO)更於2012年展開為期10年的光電子融合基礎技術研究(PETRA)，目的是確保日本在後摩爾時期，能夠在光整合電路相關技術上保有技術領先的優勢。至於前瞻光子技術的部分，日本文部科學省於2016年揭露的研究目標與戰略分項所展開的拓璞量子戰略，將量子運算、自旋電子學與光子技術列於重點技術，並將於未來投入發展光子新的理論、使用單向傳播光波導的光整合電路、光學儲存設備、高功能單模雷射和向量光束。
中國在光子技術的投入則包含了兩個部分，光通訊的技術追趕與光子技術的彎道超車。光通訊在技術追趕的部分，透過全國電子光學系統十三五標準化發展規劃，設立中國的光子技術標準，透過制定標準提升產業技術。國家重大科學研究計畫則展開了建立中國自主的矽光子技術與研發平台，透過中科學、大學與產業的合作，擬在關鍵的高性能的微奈米電光元件及其整合技術上，實現光子技術的彎道超車。
光子技術是一個兼具科技前瞻性與市場應用性的技術，且從產值的估測可以得知在未來的幾年，光子技術應用將會逐漸深入我們的生活。因此，各國無不投入研發資源，期望透過產官學研的資源整合，搶佔光子技術未來商機與機會。
（作者是國家實驗研究院科技政策研究與資訊中心研究員）
（本文刊登於經濟日報2018/03/25）
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