Pagsasagawa ng Global na Optikal na Chip Dahil sa Demand ng AI Data Center

Dapat ipaalam, sobrang dami ng pangangailangan sa optical chips.

Sa mga nakaraang araw, nagkaron ng isang serye ng mga pagpapalawak, mahabang panahong kasunduan, pag-invest, at pagkakabind sa supply chain sa buong global na chain ng optical chip: nagpapalawak ang Coherent ng 6-pulgadang InP compound semiconductor production line sa Sherman, Texas; nagpapalawak ang Nokia ng advanced testing at packaging capacity para sa photonic chip sa Allentown, Pennsylvania; plano ng JX Advanced Metals ng Japan na mag-invest ng hanggang 120 bilyong yen upang pataasin ang InP substrate capacity sa 7–10 beses; nagkasundo ang IQE at Tower Semiconductor sa isang maraming taong supply agreement para sa InP epitaxial wafers; at ipinahayag din ng Solace Photonics, isang subsidiary ng Dongshan Precision, ang paglalagay ng proyekto para sa pagpapalawak ng optical chip at high-speed optical modules sa Changzhou, na may kabuuang puhunan na $1.2 bilyon.

Nagsimula na ang kompetisyon sa produksyon tungkol sa kakayahan ng optical interconnect ng AI data center.

Una, tingnan ang pagpapalawak ng produksyon sa Estados Unidos.

Noong Hunyo 16, inanunsyo ng Coherent na nilagdaan nito ang letter of intent upang makakuha ng hanggang $50 milyon na direkta na pondo mula sa U.S. Department of Commerce batay sa CHIPS and Science Act para sa pagpapalawak ng kanyang world-class 6-inch indium phosphide (InP) semiconductor manufacturing facility sa Sherman, Texas. Agad pagkatapos ng pahayag, isinagawa ng Coherent ang groundbreaking ceremony para sa pagpapalawak sa kanilang facility sa Sherman, Texas. Binigyang-diin ng Coherent na ang site ay may global na unang at pinakamalaking 6-inch InP manufacturing platform. Pagkatapos ng pagpapalawak, dadalhin ng pabrika ang sukat ng paggawa nito sa dalawang beses, samantalang ang kapasidad ng wafer ay tataas ng apat na beses.

Mahalagang tandaan na si Jensen Huang, tagapagtatag at CEO ng NVIDIA, ay personal na dumalo sa seremonya ng Coherent at nagkasama sa pahinga ni Jim Anderson, bagong CEO ng Coherent. Bago pa ay nag-anunsyo ang NVIDIA ng strategic investment na $2 bilyon sa Coherent upang mapanatili ang hinaharap na kapasidad sa kanilang pinakamoderno laser, optical engines, at optical modules. Sinabi ni Huang sa lugar: “Ang AI ay tumatakbo sa computing power, ngunit ang scaling ay nakakapag-antala sa connectivity, at ang pabrika ng Sherman ay ang lugar kung saan itinatayo ang mga ‘nervous tissue’ na ito.”

Sanggunian ng larawan: techpowerup

Ginamit na ng Nvidia ang kapital upang isama ang "light" sa supply chain ng AI infrastructure. Noong Marso ng taong ito, inihayag ng Nvidia ang pag-invest ng $2 bilyon sa Coherent at Lumentum, kasama ang mga pangmatagalang pagsisigla sa pagbili, at mga karapatan sa future capacity/access para sa advanced lasers, optical networking products, R&D, at pagpapalawak ng manufacturing capability sa Amerika.

Ang Lumentum ay isang mahalagang bahagi din ng pagpapalawak ng produksyon ng American photonic chips. Noong Marso, inihayag ng Lumentum na gagawa sila ng isang bagong modernong pabrika para sa paggawa ng laser sa Greensboro, North Carolina, USA. Ang pabrika na ito, na may sukat na humigit-kumulang 240,000 square feet, ay nakatuon sa paggawa ng mga photonic device na gawa sa indium phosphide (InP) para sa mga malalaking AI data center sa buong mundo. Noong Mayo, inihayag ng AIXTRON na natanggap nila ang isang order mula sa Lumentum para sa maraming G10-AsP MOCVD systems. Bumaba ang presyo ng mga shares ng Lumentum ng 769% noong nakaraang taon.

Sa parehong araw ng June 16, ipinahayag ng Nokia na gagawin nila ang pagpapalawak ng kanilang advanced testing at packaging capability para sa photonic chips sa Allentown, Pennsylvania, USA, na magpapakilala ng pagpapakete ng photonic chips sa loob ng optical modules na gagamitin sa AI at infrastructure ng komunikasyon. Sinabi ng Nokia na ang facility na ito ay isa sa mga kaunting ganyang kakayahan sa US, at pagkatapos ng pagpapalawak, maaaring tumaas ang kapasidad hanggang 10 beses ang kasalukuyang antas, na inaasahang magiging komersyal at handa noong ikatlong kuartal ng 2026.

Ang Nokia ay nagpapalakas sa packaging, testing, at modular capability ng photonic chip, ang Coherent ay nagpapalakas sa front-end manufacturing capability ng InP photonic devices, habang ang dating pag-invest ni Nvidia sa Coherent at Lumentum ay katumbas ng pagpapahintulot ng pondo, order, at capacity sa mga pangunahing supplier ng laser at optical networking. Ang Estados Unidos ay isasama ang optical interconnect sa AI data center sa kanilang lokal na semiconductor manufacturing system.

Ang Japan ay nagpapuno sa mga materyales sa itaas na antas, na ang isang larangan kung saan mahusay ang Japan sa matagal nang panahon.

Noong Hunyo 16, inanunsyo ng JX Advanced Metals ng Japan, isa sa mga pangunahing dalawang kumpanya sa mundo sa InP substrate, na plano nilang i-invest ang pinakamataas na 120 milyong yen sa mga sumusunod na apat na taon para palakasin ang kapasidad ng InP substrate. Kasama ang mga nakaraang inanunsyong pag-invest, ang kabuuang sukat ng pag-invest ng kumpanya sa pagbuo ng kapasidad ng InP ay magiging halos 150 milyong yen. Ang mga pag-invest na ito ay magpapataas ng kapasidad ng kumpanya sa 7 hanggang 10 beses ang laki.

Ang JX Advanced Metals ay nagpaprodukta ng mga substrate ng indium phosphide mula noong dekada ng 1980. Sa fiscal year 2025, nag-invest ang kumpanya ng 25 bilyong yen upang pataasin ang kapasidad ng materyal na ito. Ayon sa India Strait Research, inaasahang makakamit ng global market ng indium phosphide wafers ang halagang $507.21 milyon hanggang 2034, halos tatlong beses ang dami ng 2025. Sa kasalukuyan, ang JX Advanced Metals at ang kanilang kalaban, Sumitomo Electric, ay mayroon bawat isa ng halos 40% na bahagi sa market.

Sa Europa, may ilang mahahalagang hakbang din.

Kapag pinag-uusapan ng merkado ang optical communication, madalas ilalagay ang “silicon photonics” at “InP” sa magkabilang panig: parang kapag naging pangkabuhayan na ang silicon photonics, iisipin na ipapalit ito ng InP. Kasama pa rito ang dating pagkakasala sa karapatan sa ari-arian (IP) ng IQE at Tower Semiconductor, mas nagiging malamang na isipin natin ito. Ngunit mas kumplikado ang totoong landas ng industriya, at maaaring tingnan ang mga hakbang ng IQE at Tower.

Noong Hunyo 15, nagkamit ang IQE at ang Tower Semiconductor ng isang maraming taong kasunduan sa pagbibigay ng InP epitaxial wafers upang suportahan ang paglalawak ng produksyon ng Tower’s silicon photonics platform sa mga direksyon tulad ng 200Gb/channel pluggable transceivers, susunod na henerasyon ng 400Gb/channel modulators, at optical circuit switching. Ayon sa kasunduan, kailangan ng Tower na magbigay ng minimum purchase commitment sa unang taon, habang kailangan ng IQE na magbigay ng kaukulang supply commitment, at magpapatuloy sa mga minimum purchase commitment pagkatapos nito. Ito ay nagpapakita rin ng isang trend: ang susunod na henerasyon ng silicon photonics platform ay hindi ganap na nagtatanggal sa III-V materials, kundi kailangan ng integrasyon ng InP high-performance components sa matatag na silicon photonics platform. Ang silicon photonics ay nagsisilbing responsable sa malawakang integrasyon, CMOS process compatibility, at platform-based manufacturing, habang patuloy na nagtatanggol ang InP sa mga pangunahing tungkulin tulad ng high-performance light source, modulation, at photonic conversion.

Ayon sa isang iba pang kasunduan, magkakaroon din ang Tower ng malawak na global, royalty-free na lisensya para sa mga patente ng porous silicon para sa IQE. Nangyari na ang isang pagkakaibigan sa mga karapatan sa ari-arian sa pagitan ng dalawang kumpanya, at lalabas na magkakasundo ang Tower upang malutas ang lahat ng mga kaso.

Sa kanilang quarterly earnings report para sa unang quarter ng 2026, na inilabas noong Mayo 13, 2024, ang Tower ay nag-ayos na isang agresibong global na plano para sa pagpapalawak ng kapasidad ng silicon photonics wafer, na may layunin na palakasin ang buwanang produksyon ng silicon photonics wafer sa huling bahagi ng 2026 hanggang sa mas higit pa sa limang beses ang dami noong katapusan ng 2025. Bukod dito, ipinahayag ng Tower na nakapag-sign na sila ng mga mahabang panahong supply contract para sa silicon photonics na may halagang hanggang $1.3 bilyon mula sa ilang pangunahing malalaking kliyente, at direktang natanggap ang $290 milyon bilang advance payment mula sa mga kliyente sa unang quarter ng 2026. Habang patuloy na dumadating ang mga kagamitan sa iba’t ibang pabrika, ang kabuuang global na pagsisikap ng Tower sa silicon photonics—kabilang ang proseso, kagamitan, at packaging—ay magkakaroon ng kabuuang pag-invest na humigit-kumulang $920 milyon.

No translation provided.

Hunyo 2, ang Swedish chip maker na Sivers Semiconductors (na espesyalisado sa pagbibigay ng mga array ng high-power multi-wavelength lasers) ay nagkaroon ng malalim na strategic partnership sa GlobalFoundries (GF), ang pangunahing pure-play foundry sa Amerika, upang mag-develop ng mga susunod na henerasyon ng optical connectivity solutions para sa infrastruktura ng AI data centers. Sa partikular, ang advanced laser array ng Sivers ay direktang iintegrate sa silicon photonics platform ng GlobalFoundries.

Sa loob ng bansa, lalo na sa mga optical chip, nasa estado ng pag-usbong.

Ayon sa industriyal na estadistika ng Securities Times - Data Treasure, hanggang sa unang kuartal ng 2026, ang kabuuang sukat ng mga proyektong nasa pagtatayo ng 7 pangunahing lokal na kumpanyang nakalista sa mga optical module ay tumataas sa 3.898 bilyong yuan, isang pagtaas na higit sa 6 beses kumpara sa parehong panahon noong 2022. Ipinahayag ng China Post Securities sa kanilang research report na ang mga dayuhang malalaking kumpanya ay kumakapit sa 95% ng global market para sa indium phosphide, at ang kabuuang supply-demand gap sa industriya ng indium phosphide ay nasa halos 70%, na inaasahang magpapatuloy ang mataas na antas ng pag-unlad hanggang 2028.

Noong gabi ng Hunyo 16, inihayag ng Dongshan Precision na sumang-ayon ang kanilang buong pag-aari na ang Solxus Photonics at mga anak na kumpanya nito ay magtatayo ng proyektong pagpapalawig para sa optical chip at high-speed optical module sa Changzhou, na may kabuuang pagsasakatuparan na $1.2 bilyon, na pinagmumulan ng pera mula sa sariling pondo ng kumpanya. Ang Solxus ay isang vertically integrated na kumpanya na may kakayahan sa disenyo, paggawa, pagpapakete, pag-aayos, at pagsubok ng optical chip. Pagkatapos bumili ng Solxus, ang Dongshan Precision ay direktang pumasok sa core na bahagi ng AI optical communication mula sa tradisyonal na electronics manufacturing at consumer electronics supply chain.

Batay sa kontribusyon sa pagsasagawa, ang pagkakasama ni Source Photonics sa pagsasagawa ay naging mas mataas kaysa sa kontribusyon sa kita. Sa taong 2025 at sa unang kuartal ng 2026, ang bahagdan ng kita mula sa pagkakasama ni Source Photonics ay 3.58% at 16.02% ayon sa pagkakasunod-sunod, samantalang ang bahagdan ng kita ay umabot sa 22.69% at 52.92%. Ito ay nagpapakita na ang liwanag na komunikasyon ay hindi lamang mabilis ang paglago kundi may malakas din ang elastisidad sa kita. Ito ang dahilan kung bakit handa ang Dongshan Precision na mag-invest ng $1.2 bilyon pa.

Sa interactive platform noong June 3, Sanan Optoelectronics ay nag-reply na ang kanilang teknolohiya sa paglalawak ng InP, paggawa ng chip, at pagpapakapal at pagsubok ay nangunguna sa bansa, at may kakayahang mag-produkta ng 6-inch InP optical chip sa malaking saklaw. Binigyang-diin din nila na ang kanilang kapasidad sa optical technology ay 2,750 piraso/mesy, habang ang pangunahing bahagi ng epitaxy ay na-expand na sa halos 6,000 piraso/mesy. Sa aspeto ng produkto, binanggit ng Sanan Optoelectronics sa kanilang 2025 annual report na handa nilang ibigay ang CW light source, VCSEL, EML, PD at iba pang laser at detector chip para sa optical modules, kung saan ang optical chip para sa 400G at 800G optical modules ay nasa produksyon na, samantalang ang optical chip para sa 1.6T optical modules ay nasa proseso ng pagpapakita at pag-verify sa mga kliyente.

Sa aspeto ng materyales, noong Abril ng taong ito, ang Yunnan Germanium ay opisyal na nag-start ng “Proyekto ng Pagpapalawak ng Produksyon ng Mataas na Kalidad na InP Single Crystal Wafers.” Ang proyektong ito ay plano na palawakin ang isang produksyon na linya na may kapasidad na 300,000 piraso bawat taon (naka-convert sa 4-pulgada, kasama ang 6,000 piraso ng 6-pulgada). Batay sa umiiral na 150,000 piraso/taon, ang pangkabuuang kapasidad ay magiging 450,000 piraso/taon, na may panahon ng pagtatayo na 18 buwan. Kasalukuyang sinusunod ang plano sa pagpapatibay ng industriya at pagpapadala ng mga kagamitan, at ang kapasidad ay magkakaroon ng paulit-ulit na paglalabas batay sa pag-unlad ng pagtatayo.

Ang lokal na产业链 ng optical chip sa China ay naglalakbay mula sa “assembly ng module” patungo sa pagkumpleto ng buong chain: materyal—epitaxy—chip—packaging at testing—module.

Kilala nang malawak na sa larangan ng light chip, ang CPO ay ang “Holy Grail” ng industriya. Gayunpaman, kasalukuyan, ang pagpapatupad ng CPO ay patuloy na inaasahan. Kaya, may malaking pag-aalala sa industriya tungkol sa sektor ng optical communication: Kung ang hinaharap na CPO (co-packaged optics) ay patuloy na hindi matutupad o mawawalan ng lakas, babagsak ba ang pag-unlad ng mga kumpanya ng optical module?

Ang pinakabagong optical report ng Morgan Stanley ay nagbigay ng malinaw na pagtutol. Sinabi ng Morgan Stanley na sobrang nakatuon ang mga investor sa "kailan gamitin ang CPO" bilang point in time, at nag-iwan ng pangunahing konstante—ang pangangailangan sa pagtaas ng bandwidth.

Anuman ang huling arkitektura na gagamitin ng merkado—mga plug-in optical, NPO, CPO, OBO, o hybrid—ang pangangailangan para sa mas mataas na bandwidth ay dapat patuloy na magpapalakas sa pagtaas ng mga optical engine, laser, at kaugnay na mga komponente bawat GPU/ rack. Ang pananaw ng Morgan Stanley ay ang pag-unlad ng arkitektura ay isang tanong lamang ng landas, ngunit ang malaking pagtaas sa kabuuang paggamit ng optical content ay tiyak.

Ano ang CPO, NPO, at plug-in?

Tradisyonal na pluggable: Ang optical module ay tulad ng USB drive, nakakabit sa harap na panel ng switch. Konektado sa pamamagitan ng tanso na kable sa loob na switch chip (ASIC).

NPO (Near-Package Optics): Ililipat ang optical engine sa loob ng switch, malapit sa switch chip, upang maikliin ang distansya ng tanso.

CPO (Co-Packaged Optics): Ang pagpapalit ng optical chip at switch chip (o GPU) sa parehong substrate, na naglalayong tanggalin ang mahabang copper wire, at mabawasan ang power consumption at latency sa pinakamababang antas.

Sa kasalukuyan, ang CPO ay may mga malubhang problema tulad ng sobrang kumplikadong pagpapakete, mababang yield, at ang posibilidad na mabawasan ang buong motherboard kung nasira ang isang bahagi (hindi maaaring i-repair/napapagana nang mahina). Kaya, malamang na magiging mas mabagal ang malawakang paggamit ng CPO. Ngunit kahit na ang merkado ay hindi gagamit ng CPO sa maikling panahon at patuloy na gagamit ng tradisyonal na plug-in optical modules, o gumagamit ng “copper/CPO hybrid approach,” ang bilang ng optical engines at lasers bawat AI server at bawat GPU ay patuloy na tumataas.

Ang kontrobersiya sa CPO ay hindi lamang tungkol sa posisyon ng pagkakapalibot, kundi pati na rin sa pagpili ng pinagmumulan ng liwanag. Ang esensya ng CPO ay ang pagpapalapit ng optical engine sa pinakamalapit na posisyon sa switch chip o compute chip upang maiksiin ang distansya ng pagpapadala ng high-speed electrical signal, at bawasan ang power consumption at bandwidth bottleneck. Gayunpaman, wala pa ring iisang solusyon sa pinagmumulan ng liwanag sa industriya ngayon.

Ang mga pangunahing direksyon na nakakatanggap ng malaking pansin ay tatlo: SiPh + CW Laser (silikon na optika + laser na tuloy-tuloy), VCSEL (vertical-cavity surface-emitting laser), at MicroLED (micro light-emitting diode). Ang pagkakaiba sa antas ng pagiging matatag, gastos, distansya, at pagkakagastos ng enerhiya ng bawat direksyon ay nagpapasiya na ang CPO ay hindi malulutas sa isang solong anyo, kundi magiging maraming solusyon na magkakasama sa iba’t ibang antas ng distansya sa AI data center.

Ang SiPh + CW Laser o “silicon photonic chip + continuous wave laser” ay may pinakamataas na antas ng teknikal na pagiging matatag, maaaring umabot sa mas higit sa 1 kilometro ang epektibong distansya ng pagpapadala, at mas angkop para sa mga koneksyon sa data center na may mataas na kahilingan sa bandwidth, distansya, at reliability, ngunit nananatili pa rin ang presyur sa system-level power consumption, coupling at packaging, at gastos.

Ang mga kahusayan ng VCSEL ay ang mataas na efficiency sa enerhiya, mababang gastos, at malakas na kakayahang i-array, kasama na ang mataas na antas ng teknolohikal na pagiging matatag, ngunit ang epektibong distansya ay karaniwang limitado sa loob ng isang daan metro lamang, kaya ito ay mas angkop para sa maikling distansyang interconnect sa loob o pagitan ng cabinet. Kaya ang posisyon ng VCSEL ay hindi upang palitan ang SiPh + CW Laser, kundi maaaring maging komplementong solusyon sa mga escenario ng maikling distansya, mababang gastos, at mataas na densidad na optical interconnect.

Ang MicroLED ay mas maaaring ituring na potensyal na solusyon para sa hinaharap, na may kakayahan sa mababang latency, mababang gastos, at mataas na efficiency, ngunit mas maikli ang epektibong distansya at pinakamababang antas ng teknikal na pagiging matatag. Ito ay ang "dark horse" na landas na napapansin sa larangan ng optical interconnect sa nakalipas na mga taon. Ang mga startup na silicon photonics tulad ng Ayar Labs ay aktibong pinag-aaralan kung paano ilapat ang MicroLED, na dating ginagamit sa larangan ng display, sa mataas na densidad na malapit na optical interconnect sa antas ng Chiplet. Ito ay gumagamit ng maliliit na array ng LED (sa antas ng micrometer) bilang source ng liwanag, na diretso na i-integrate sa gilid o base ng computing chip (tulad ng GPU, HBM), at gamit ang elektrikal na signal upang direktang i-drive ang pagblink ng MicroLED para sa pagpapadala ng data.

Kaya maaaring makita na ang hinaharap ng CPO ay hindi malamang magresulta sa isang solong teknolohiya na mananalo, kundi ay magiging isang layered na pagkakasunod-sunod ng iba’t ibang solusyon tulad ng SiPh, VCSEL, at MicroLED, na batay sa iba’t ibang distansya, density ng bandwidth, at mga limitasyon sa gastos sa loob ng AI data center. Ito ay nagpapatibay din na ang pagpapalawak ng produksyon ng light chip ay hindi simpleng pagtaya sa isang partikular na teknolohiya ng CPO, kundi pagtaya sa pagtaas ng halaga ng buong sistema ng source ng liwanag, light engine, packaging at testing, at materyales habang ang AI clusters ay lumilipat mula sa electrical interconnect patungo sa optical interconnect.

Sa gitna ng global na pagpapalawak ng produksyon ng optical chips na pinapagana ng AI computing power, walang rehiyon ang handang maging likod: ang Amerika ay nagrereform ng lokal na chain ng paggawa sa pamamagitan ng patakaran at kapital ng mga malalaking kumpanya, ang Hapon ay patuloy na ipinaglalaban ang kanilang kaligtasan sa mga materyales sa itaas, ang Europa ay aktibong pinopromote ang pagpapatupad ng engineering sa silicon photonics at heterogenous integration ng compound semiconductors, habang ang China ay nagpapakita ng malakas na katatagan ng industriya sa pamamagitan ng nakakatakot na bilis ng pagpapatupad ng production lines, laki ng mga proyektong nasa pagbuo, at ang patuloy na paglalawak patungo sa mga materyales sa itaas at vertical integration ng chips.

Sa surface, ito ay isang kompetisyon sa kapasidad ng mga manufacturer sa Amerika, Hapon, Europa, at Tsina; sa本质上, ito ay isang kolektibong pagtaya ng global na semiconductor supply chain sa “higit pang liwanag” pagkatapos ng paglalawak ng AI data center mula sa computing power patungo sa bandwidth.

Ang arms race ng Photon Era ay nasa pinakamataas na antas na.

Nakuha mula sa WeChat public account na “Semiconductor Industry Watch” (ID: icbank), may-akda: Du Qin DQ