Expansión global de chips ópticos impulsada por la demanda de centros de datos de IA

No se puede negar que la demanda de chips de luz es demasiado alta.

En los últimos días, la cadena de suministro global de chips fotónicos ha registrado una serie de acciones intensas de expansión, acuerdos a largo plazo, inversiones y vinculaciones de la cadena de suministro: Coherent está ampliando una línea de producción de semiconductores compuestos InP de 6 pulgadas en Sherman, Texas; Nokia está ampliando su capacidad avanzada de prueba y empaquetado de chips fotónicos en Allentown, Pensilvania, EE. UU.; JX Advanced Metals de Japón planea invertir hasta 120.000 millones de yenes para aumentar la capacidad de sustratos InP entre 7 y 10 veces; IQE y Tower Semiconductor han firmado un acuerdo de suministro plurianual de wafers epitaxiales InP; y Solais Photonics, filial de Dongshan Precision en China, también ha anunciado la implementación de un proyecto de expansión para chips fotónicos y módulos ópticos de alta velocidad en Changzhou, con una inversión total de 1.200 millones de dólares.

Ya ha comenzado una carrera de capacidad en torno a la capacidad de interconexión óptica de los centros de datos de IA.

Primero, veamos las acciones de expansión de Estados Unidos.

El 16 de junio, Coherent anunció que ha firmado una carta de intención para recibir hasta 50 millones de dólares en financiamiento directo del Departamento de Comercio de Estados Unidos, según la Ley de Chips y Ciencia, para la expansión de su planta líder mundial de fabricación de semiconductores de fosfuro de indio (InP) de 6 pulgadas en Sherman, Texas. Al día siguiente del anuncio, Coherent celebró la ceremonia de inicio de la construcción de la expansión en su planta de Sherman, Texas. Coherent destacó que este sitio alberga la primera y actualmente la mayor plataforma de fabricación de 6 pulgadas InP del mundo. Tras la expansión, el espacio de fabricación de la planta se duplicará y la capacidad de producción de obleas aumentará hasta cuatro veces.

Cabe destacar que el fundador y CEO de NVIDIA, Jensen Huang, asistió personalmente a la ceremonia de Coherent y compartió escenario con el nuevo CEO de Coherent, Jim Anderson. NVIDIA ya había anunciado previamente una inversión estratégica de 2.000 millones de dólares en Coherent para asegurar la capacidad futura de sus láseres más avanzados, motores ópticos y módulos ópticos. Huang pronunció un discurso en el lugar: “La IA corre sobre el poder de cómputo, pero la escalabilidad se atasca en la conectividad, y la fábrica Sherman es el lugar donde se construyen estos ‘tejidos nerviosos de conexión’.”

Créditos de la imagen: techpowerup

Nvidia ya ha integrado la luz en la cadena de suministro de infraestructura de IA mediante capital. Ya en marzo de este año, Nvidia anunció inversiones de 2 mil millones de dólares cada una en Coherent y Lumentum, junto con compromisos de compra a largo plazo y derechos futuros a capacidad y acceso para láseres avanzados, productos de redes ópticas, I+D y expansión de la capacidad de fabricación en Estados Unidos.

Lumentum también es un componente esencial en el panorama estadounidense de expansión de la producción de chips ópticos. En marzo, Lumentum anunció la construcción de una nueva fábrica avanzada de láseres en Greensboro, Carolina del Norte, EE. UU. La fábrica, con un área de aproximadamente 240.000 pies cuadrados, se centrará en la producción de dispositivos ópticos de fosfuro de indio (InP) para grandes centros de datos de IA a nivel mundial. En mayo, AIXTRON anunció la obtención de múltiples órdenes de sistemas G10-AsP MOCVD de Lumentum. El precio de las acciones de Lumentum aumentó un 769% en el último año.

También el 16 de junio, Nokia anunció que ampliará sus capacidades avanzadas de prueba y empaquetado de chips fotónicos en Allentown, Pensilvania, EE. UU., integrando aún más los chips fotónicos en módulos ópticos utilizables en infraestructuras de IA y comunicaciones. Nokia indicó que esta instalación es una de las pocas en EE. UU. con esta capacidad, y tras la expansión, su capacidad máxima aumentará hasta diez veces el nivel actual, con la previsión de estar lista para producción comercial a finales del tercer trimestre de 2026.

Nokia complementa la encapsulación, prueba y capacidad modular de chips fotónicos; Coherent aporta capacidad de fabricación delantera de dispositivos fotónicos InP, mientras que la inversión previa de Nvidia en Coherent y Lumentum equivale a asegurar anticipadamente fondos, pedidos y capacidad para los proveedores clave de láseres y redes ópticas. Estados Unidos está integrando la interconexión óptica de los centros de datos de IA dentro de su sistema nacional de fabricación de semiconductores.

Japón cubre el sector de materiales de la cadena de suministro, que también es un área en la que Japón ha sido tradicionalmente fuerte en semiconductores.

El 16 de junio, JX Advanced Metals, uno de los dos principales productores mundiales de sustratos InP, anunció que planea invertir hasta 120.000 millones de yenes en los próximos cuatro años para ampliar la capacidad de producción de sustratos InP. Sumado a las inversiones previamente anunciadas, la inversión total en la construcción de capacidad InP de la empresa alcanzará aproximadamente 150.000 millones de yenes. Estas inversiones aumentarán la capacidad de la empresa a entre 7 y 10 veces su nivel actual.

JX Advanced Metals ha producido sustratos de fosfuro de indio desde la década de 1980. En el año fiscal 2025, la empresa invirtió 25.000 millones de yenes para aumentar la capacidad de producción de este material. Según la empresa de investigación India Strait, se espera que el mercado global de obleas de fosfuro de indio alcance los 507,21 millones de dólares estadounidenses para 2034, casi el triple del volumen de 2025. Actualmente, JX Advanced Metals y su competidor Sumitomo Electric ocupan cada uno aproximadamente el 40% del mercado.

En Europa, también se han realizado varias acciones clave.

Cuando se discute la comunicación óptica en el mercado, a menudo se presentan el "silicio fotónico" y el "InP" como opuestos: como si, tras la adopción generalizada del silicio fotónico, el InP fuera reemplazado. Sumado a la anterior demanda de propiedad intelectual (IP) entre IQE y Tower Semiconductor, esto refuerza esa percepción. Sin embargo, la verdadera trayectoria industrial es más compleja, algo que se puede entender observando las acciones de IQE y Tower.

El 15 de junio, IQE alcanzó un acuerdo de suministro plurianual de sustratos epitaxiales de InP con Tower Semiconductor, respaldando la expansión a escala de producción de la plataforma de fotónica en silicio de Tower en direcciones como transceptores intercambiables de 200 Gb por canal, moduladores de próxima generación de 400 Gb por canal y conmutación óptica. El acuerdo establece que Tower debe comprometerse a una compra mínima durante el primer año, y IQE debe garantizar el suministro correspondiente, seguido de compromisos posteriores de volumen mínimo de compra. Esto refleja claramente una tendencia: la próxima generación de plataformas de fotónica en silicio no elimina por completo los materiales III-V, sino que requiere integrar componentes de alto rendimiento de InP en plataformas de fotónica en silicio maduras. La fotónica en silicio se encarga de la integración a gran escala, la compatibilidad con procesos CMOS y la fabricación basada en plataforma, mientras que InP continúa desempeñando funciones clave como fuentes de luz de alto rendimiento, modulación y conversión fotoeléctrica.

Según otro acuerdo, Tower también otorgará a IQE una licencia mundial libre de regalías para las patentes de silicio poroso. Anteriormente, las dos empresas mantenían una disputa de propiedad intelectual, y Tower resolverá este asunto mediante un acuerdo, eliminando todas las demandas.

Tower, en su informe financiero del primer trimestre de 2026 publicado el 13 de mayo de este año, indicó que está implementando un ambicioso plan global de expansión de capacidad de fabricación de obleas de fotónica de silicio, con el objetivo de aumentar la capacidad mensual de producción de obleas de fotónica de silicio a más de cinco veces la cantidad alcanzada al final de 2025 para finales de 2026. Además, Tower anunció que ha firmado contratos a largo plazo de suministro de fotónica de silicio con varios clientes clave por un valor total de hasta 1.300 millones de dólares estadounidenses para 2027, y ya recibió un anticipo de 290 millones de dólares estadounidenses directamente de los clientes en el primer trimestre de 2026. A medida que los equipos de múltiples fábricas van siendo instalados, la inversión total global acumulada por Tower en procesos, equipos y empaquetado relacionados con la fotónica de silicio alcanzará aproximadamente 920 millones de dólares estadounidenses.

En marzo de 2026, ST anunció que está considerando una expansión modular en Crolles, Francia, con el objetivo de cuadruplicar la capacidad de fotónica de silicio de 300 mm para 2027, y planea expansiones adicionales para 2028. Además, este proyecto cuenta con el apoyo del programa europeo de cadena de suministro soberana. La plataforma de fabricación de fotónica de silicio PIC100 de ST basada en líneas de obleas de 300 mm ya ha entrado en una fase de producción a gran escala para los principales proveedores globales de nube, destinada principalmente a los chips centrales de transceptores ópticos de 800G y 1.6T.

El 2 de junio, el fabricante sueco de chips Sivers Semiconductors (especializado en matrices de láseres de alta potencia y múltiples longitudes de onda) alcanzó una colaboración estratégica profunda con GlobalFoundries, el gigante estadounidense de fabricación por contrato, para desarrollar soluciones de conexión óptica de próxima generación destinadas a la infraestructura de centros de datos de IA. En concreto, las matrices láser avanzadas de Sivers se integrarán directamente en la plataforma de fotónica de silicio de GlobalFoundries.

En el ámbito nacional, incluso en los chips de luz, se encuentra en un estado de aceleración frenética.

Según estadísticas industriales de Securities Times - Data Treasure, hasta el primer trimestre de 2026, la escala total de proyectos en construcción de las 7 empresas nacionales clave cotizadas en módulos ópticos aumentó a 3.898 mil millones de yuanes, un aumento de más de 6 veces en comparación con el mismo período de hace cuatro años (2022). Según un informe de investigación de China Post Securities, los grandes actores extranjeros representan el 95% del mercado global de fosfuro de indio, y la brecha general de oferta y demanda en la industria del fosfuro de indio es cercana al 70%, con una expectativa de que el alto nivel de actividad se mantenga hasta 2028.

La noche del 16 de junio, Dongshan Precision anunció que aprobó que su subsidiaria completamente propiedad, ThorSight Photonics, y sus subsidiarias, establezcan un proyecto de expansión de chips ópticos y módulos ópticos de alta velocidad en Changzhou, con una inversión total de 1.200 millones de dólares estadounidenses, cuyos fondos provendrán de recursos propios de la empresa. ThorSight es una empresa verticalmente integrada con capacidad de diseño, fabricación, empaquetado de chips ópticos, ensamblaje y pruebas de módulos ópticos. Tras la adquisición de ThorSight, Dongshan Precision ingresó al núcleo de la comunicación óptica para IA, desde la cadena de suministro tradicional de fabricación electrónica y electrónica de consumo.

Desde la perspectiva de la contribución financiera, después de la consolidación de Source, su contribución a la utilidad de Dongshan Precision ya supera claramente su proporción de ingresos. En 2025 y el primer trimestre de 2026, la proporción de ingresos de Source tras la consolidación fue del 3,58% y el 16,02%, respectivamente, mientras que la proporción de utilidad alcanzó el 22,69% y el 52,92%. Esto demuestra que el negocio de comunicación óptica no solo crece rápidamente, sino que también tiene una fuerte elasticidad de utilidad. Por eso Dongshan Precision está dispuesta a invertir otros 1.200 millones de dólares para seguir apostando.

En la plataforma de interacción del 3 de junio, Sanan Optoelectronics respondió que sus procesos de crecimiento epitaxial de fosfuro de indio (InP), fabricación de chips y prueba y empaquetado son líderes en China, y ya posee la capacidad de producción en masa de chips ópticos InP de 6 pulgadas. La empresa indicó que su capacidad de producción de tecnología óptica es de 2.750 obleas/mes, y que la etapa clave de epitaxia ya se ha ampliado a casi 6.000 obleas/mes. En cuanto a productos, en su informe anual de 2025, Sanan Optoelectronics mencionó que puede proporcionar chips láser y detectores para módulos ópticos, incluyendo fuentes CW, VCSEL, EML y PD, entre otros. Los chips ópticos para módulos ópticos de 400G y 800G ya se han enviado en producción masiva, y los chips ópticos para módulos ópticos de 1.6T ya han sido enviados a clientes para validación.

En el segmento de materiales, en abril de este año, Yunnan Germanium inició oficialmente el "Proyecto de construcción de una planta de cristales individuales de fosfuro de indio de alta calidad". El proyecto planea ampliar una línea de producción con una capacidad anual de 300,000 obleas (equivalentes a 4 pulgadas, incluyendo 6,000 obleas de 6 pulgadas). Sobre la base de la capacidad actual de 150,000 obleas/año, se logrará una capacidad total final de 450,000 obleas/año, con un período de construcción de 18 meses. Actualmente, se están avanzando según lo planeado las validaciones del sector y la instalación del equipo, y la capacidad se liberará progresivamente conforme avance la construcción.

La cadena de valor de los chips de luz en el país está completando su cadena completa, pasando de la "ensamblaje de módulos" a "materiales—epitaxia—chips—empaquetado y prueba—módulos".

Es bien sabido que, en el campo de los chips ópticos, el CPO es el "Santo Grial" de la industria. Sin embargo, actualmente, la implementación del CPO se ha retrasado constantemente. Por lo tanto, la industria tiene una gran preocupación respecto al sector de la comunicación óptica: ¿si el CPO (óptica empaquetada conjuntamente) no se materializa a tiempo o se debilita, ¿las empresas de módulos ópticos perderán su potencial de crecimiento?

El último informe óptico de Morgan Stanley ofrece una refutación muy clara. Morgan Stanley señala que los inversores se centran demasiado en el momento de "cuándo usar CPO" y pasan por alto la constante subyacente: la demanda de crecimiento del ancho de banda.

Sin importar si el mercado finalmente escala mediante óptica intercambiable, NPO, CPO, OBO o una arquitectura híbrida, la demanda de mayor ancho de banda debería seguir impulsando el aumento de motores ópticos, láseres y elementos relacionados por GPU o rack. La opinión de Morgan Stanley es que la evolución de la arquitectura es solo una cuestión de ruta, pero el aumento masivo en la cantidad total de contenido óptico es seguro.

¿Qué son CPO, NPO y plugable?

Tradicionalmente intercambiable (Pluggable): los módulos ópticos se insertan en el panel frontal del conmutador, como un USB, y se conectan al chip de conmutación interno (ASIC) mediante cables de cobre.

NPO (Optical Packaging Near): Mover el motor óptico al interior del conmutador, junto al chip de conmutación, para acortar la distancia de los cables de cobre.

CPO (Optical Co-Packaging): Integrar directamente el chip óptico y el chip de conmutación (o GPU) en la misma sustrato, eliminando por completo los cables de cobre de larga distancia y reduciendo al mínimo el consumo de energía y la latencia.

Actualmente, el CPO presenta problemas críticos como un empaquetado extremadamente complejo, baja tasa de rendimiento y el hecho de que, si un solo componente falla, toda la placa base podría quedar inutilizable (imposibilidad de reparación o baja mantenibilidad). Por lo tanto, la adopción masiva del CPO probablemente se ralentizará. Sin embargo, incluso si el mercado no adopta el CPO a corto plazo y continúa utilizando módulos ópticos intercambiables tradicionales o una “ruta híbrida cobre/CPO”, la cantidad de motores ópticos y láseres por cada servidor de IA y por cada GPU sigue aumentando significativamente.

La controversia sobre el CPO no es solo una disputa sobre la ubicación del empaquetado, sino también una disputa sobre la ruta de la fuente de luz. La esencia del CPO es colocar el motor óptico lo más cerca posible del chip de conmutación o del chip de cálculo, para reducir la distancia de transmisión de señales eléctricas de alta velocidad, disminuir el consumo de energía y los cuellos de botella de ancho de banda. Sin embargo, actualmente la industria no tiene una única solución para la fuente de luz.

Las rutas actualmente más destacadas son principalmente tres: SiPh + CW Laser (fotónica de silicio + láser de onda continua), VCSEL (laser de emisión de superficie de cavidad vertical) y MicroLED (diodo emisor de luz micro). Las diferencias en madurez, costo, distancia y consumo energético entre estas rutas determinan que la CPO probablemente no se implemente en una sola forma, sino que coexistirán múltiples soluciones en distintos niveles de distancia dentro de los centros de datos de IA.

La solución SiPh + CW Laser, es decir, “chip de fotónica silicio + láser de onda continua”, tiene el mayor nivel de madurez tecnológica, con una distancia de transmisión efectiva que puede superar los 1 kilómetro, lo que la hace más adecuada para conexiones en centros de datos con altos requisitos de ancho de banda, distancia y confiabilidad, aunque aún persisten desafíos en cuanto al consumo de energía a nivel de sistema, el empaquetado y acoplamiento, y los costos.

Las ventajas de los VCSEL incluyen alta eficiencia energética, bajo costo y una fuerte capacidad de arrayización, además de un alto nivel de madurez tecnológica; sin embargo, su distancia efectiva generalmente se limita a menos de cien metros, lo que los hace más adecuados para interconexiones de corta distancia dentro o entre gabinetes. Por lo tanto, el papel de los VCSEL no es reemplazar a SiPh + láser CW, sino posiblemente actuar como una solución complementaria en escenarios de interconexión óptica de corta distancia, bajo costo y alta densidad.

MicroLED es una solución potencial orientada al futuro, con posibilidades de baja latencia, bajo costo y alta eficiencia energética, pero con una distancia efectiva más corta y el menor nivel de madurez tecnológica. Esta es la ruta "caballo negro" que ha llamado mucho la atención en el campo de las interconexiones ópticas en los últimos años. Empresas emergentes de chips de fotónica silicio, como Ayar Labs, están explorando activamente la introducción de MicroLED, originalmente utilizado en la industria de la visualización, en interconexiones ópticas de alta densidad a nivel Chiplet. Esto se logra principalmente mediante el uso de matrices de LED de tamaño extremadamente pequeño (a nivel micrómetro) como fuente de luz, integradas directamente en los bordes o sustratos de chips de cómputo (como GPU o HBM), transmitiendo datos mediante la excitación directa de MicroLED mediante señales eléctricas.

Así se ve, es muy probable que el futuro del CPO no sea dominado por una sola tecnología de fuente de luz, sino que se forme un escenario en el que múltiples soluciones —como SiPh, VCSEL y MicroLED— coexistan en capas, adaptadas a distintas distancias, densidades de ancho de banda y restricciones de costo dentro de los centros de datos de IA. Esto también demuestra que la expansión de la producción de chips fotónicos no se trata simplemente de apostar por una única tecnología CPO, sino de invertir en el aumento del valor total de toda la cadena: fuentes de luz, motores ópticos, empaquetado y pruebas, y sistemas de materiales, tras la transición de las interconexiones eléctricas a las ópticas en los clústeres de IA.

En esta ola global de expansión de chips de luz impulsada por la capacidad de IA, ninguna región se conforma con quedar atrás: Estados Unidos está reconfigurando su cadena de fabricación local mediante políticas y capital de gigantes, Japón está defendiendo ferozmente su fortaleza en materiales de la cadena superior, Europa está promoviendo activamente la implementación ingenieril de la integración heterogénea de fotónica silicio y semiconductores compuestos, mientras que China demuestra una gran resiliencia industrial gracias a su velocidad asombrosa en la implementación de líneas de producción, la escala de sus proyectos en construcción y su capacidad creciente para extenderse hacia los materiales de la cadena superior y la integración vertical de chips.

Superficialmente, es una competencia de capacidad entre fabricantes de EE. UU., Japón, Europa y China; en esencia, es una apuesta colectiva de la cadena global de semiconductores por “más luz” tras la transición de los centros de datos de IA desde la expansión de potencia de cómputo hacia la expansión de ancho de banda.

La carrera armamentista de la era fotónica ha entrado en una fase intensa.

Este artículo proviene del canal de WeChat "Observatorio de la Industria Semiconductora" (ID: icbank), autor: Du Qin DQ