Ang TSMC ay nangunguna sa larangan ng Co-Packaged Optics (CPO) sa data centers, at ang mga CPO switch na batay sa teknolohiya ng TSMC mula sa Broadcom at NVIDIA ay nangalap na o naihatid na sa mga customer.

May-akda ng artikulo, pinagkukunan: Wall Street Journal

Sa kasalukuyang kompetisyon sa “Co-Packaged Optics (CPO)” ng data center, nakamit na ng TSMC ang unang pagkakataon sa pamamagitan ng pag-unlad ng mga produkto ng Broadcom at NVIDIA. Samantala, maaaring isasakripisyo ng Samsung ang kanilang mga taya sa susunod na yugto.

Noong Hulyo 12, ang institusyon na PhotonCap ay naglabas ng artikulo tungkol sa pagsasagawa ng pananaliksik sa field, na nagpapahiwatig na ang CPO para sa switch ay opisyal nang lumipas sa pagsusuri ng teknolohiya at pumasok na sa yugto ng pag-deploy sa mga kliyente.

Ang paggawa at advanced packaging capability ng TSMC sa larangan na ito ay napatunayan na ng mga unang premium commercial project. Gayunpaman, ang hinaharap na laban ay mas kumplikado kaysa sa kasalukuyang switch CPO.

Kapag ang optical I/O (optical interconnect interface) ay umabot sa loob ng package kung saan nasaan ang heterogenous computing chip (XPU) at high-bandwidth memory (HBM), siya ang makokontrol ang collaborative design ng tatlo ay magrere-reshape sa buong kompetisyon ng industriya.

Si Won-Kyoung Choi, senior vice president ng Samsung Electronics, ay nagbahagi noong Iyul 9 sa Nano Korea na ang kumpanya ay nagpapaunlad ng 2.xD advanced packaging na layuning i-integrate ang HBM, logic chip, at silicon photonics chip sa isang pakete lamang. Ang direksyong ito ay nakatutok sa optical I/O ng future AI computing packaging.

Kasalukuyang nangunguna ang TSMC sa “switch CPO”

Sa kasalukuyang CPO market, TSMC ay ang walang pag-aalinlangang lider.

Ang pag-aaral ay nagpapakita na ang 102.4Tbps CPO Ethernet switch ni Broadcom, batay sa台积电 COUPE (Compact Universal Photonic Engine) platform, ay naihatid na sa mga unang kliyente.

Sambil thereof, ang Quantum-X photon switch ng NVIDIA ay nagsimula nang mag-deliver, at ang Spectrum-X Ethernet photon switch ay nasa phase ng produksyon, kasama ang mga unang tagapagamit tulad ng CoreWeave, Lambda, at Oracle.

Ang karaniwang katangian ng produkto na ito ay ang pag-deploy ng optical engine malapit sa switch ASIC (application-specific integrated circuit). Ang pangunahing batayan ng paggawa ay ang matatag na teknolohiya ng silicon photonics at ang kakayahan sa SoIC 3D stacking ng TSMC.

Sa ilalim ng arkitekturang ito, ang pagkakaroon ng kompetisyon ay nakatuon sa pag-stack, pagpapakid, at pag-integrate ng photonic integrated circuits (PIC) at electronic integrated circuits (EIC) sa pakete ng switch. Sa yugtong ito, ang HBM ay hindi isang kinakailangang komponente.

Kumpara sa iyo, ang roadmap ng “turnkey CPO solution” na ipinahayag ng Samsung ay nakatutok sa taon na 2029. Kung susukatin sa kasalukuyang dami ng paglabas at pag-verify ng mga customer para sa CPO switch, hindi pa nakakamit ng Samsung ang parehong ritmo ng komersyalisasyon tulad ng TSMC.

Ang anxiety sa pagkonsumo ng enerhiya ay nagpapalapit sa optical engine sa computing chip

Ang pangunahing dahilan kung bakit dapat ilipat ang optical I/O mula sa tradisyonal na antas ng board patungo sa loob ng package ay ang pagkawala ng enerhiya.

Ang mga materyales na ipinakikita ng Samsung Foundry sa OECC 2026 ay naglalantad ng isang mahalagang hakbang:

• Kapag ang plug-in optical module ay ipinapalakas sa antas ng board, ang enerhiya sa bawat bit ay humigit-kumulang 10 pJ;
• Kapag ang optical engine ay isinasaayos sa substrate malapit sa switch, ang pagkakalawig ng enerhiya ay bumaba hanggang sa halos 5pJ;
• Kung mas lalalim ang optical I/O sa interposer malapit sa XPU, maaaring bawasan ang enerhiya sa halos 2pJ.

Ang pangunahang lohika ng pagbabagong ito ay ang “pagsusuri ng distansya ng pagpapadala ng elektrikong signal.” Mas malapit ang optical engine sa compute chip, mas maikli ang elektrikal na link, at mas kaunti ang signal adjustment na kailangan upang kumompensa sa pagkawala ng board-level traces at connectors.

Kaya ang advanced packaging ay naging mahalagang hakbang upang isalin ang “mga benepisyo sa pagkawala ng enerhiya” bilang “mga benepisyo sa produkto sa negosyo”. Ito ay hindi nangangahulugan na agad na titigil ng CPO ang mga palitan na optical module; magkakasama sila nang matagal sa iba’t ibang distansya ng pagpapadala at budget ng pagkawala ng enerhiya.

Ngunit ang mga pagtataya ng data ng Samsung ay nagpapakita ng trend: ang taunang paglago ng thị trường optikal na maaaring palitan ay hihigit sa 25%, habang ang taunang paglago ng thị thị trường CPO ay umabot sa higit sa 150%. Ang kapital at mga yunit para sa R&D ay patuloy na dumadaloy sa mga mataas na integrasyon na optikal na arkitektura.

Dalawang CPO architecture, ang pagkakaiba-iba ng kompetisyon sa Samsung at TSMC

Ang pagkakalat ng “CPO ng switch” at “XPU-HBM optical I/O” ay magdudulot ng malaking pagkakamali sa pag-unawa sa kumplikadong kalikasan ng susunod na yugto ng kompetisyon. Sa katotohanan, ito ay dalawang magkakaibang arkitektura:

Ang unang uri ay ang kasalukuyang pangunahing “CPO ng switch.” Ang optical engine ay nakapila sa tabi ng switch ASIC, at ang mga produkto ng Broadcom at NVIDIA ay kabilang dito. Ito ay naglutas ng mga problema sa consumptong koneksyon at signal integrity sa mga high-bandwidth switching scenario. Ang competitive advantage ng TSMC ay nasa silicon photonics, advanced bonding, at integration ng switch packaging.

Ang pangalawang uri ay ang optical I/O package na direkta para sa “XPU-HBM system”. Ang itsura nito ay ang pagkakaposisyon ng XPU (o GPU), HBM, at optical engine na may PIC at EIC sa parehong interposer. Sa puntong ito, ang optical I/O ay hindi na isang peripheral component ng switch, kundi totoo nang bahagi ng “compute package”.

Ang advanced packaging na 2.xD na ipinakilala ng mga eksperto ng Samsung ay direktang nakatuon sa direksyong ito. Ang solusyong ito ay plano na i-integrate ang HBM, logic chip, at silicon photonics chip sa isang pakete lamang, at pahalain ang kakayahan ng system packaging sa pamamagitan ng panel-level redistribution layer (RDL) interposer upang tugunan ang pangangailangan ng AI data center sa malaking bandwidth throughput.

Para sa mga investor, iba ang logika ng kompetisyon sa dalawang arkitektura: ang unang isa ay tumatalakay sa isang magkakaugnay na proseso ng paggawa at pagpapakete; samantalang ang pangalawa, nangangailangan ng malalim na joint optimization ng computing, memorya, optics, at packaging mula sa “unang yugto ng disenyo”.

Ang mga lihim ng Samsung at ang mga praktikal na pagtatakda sa yield ng multi-die

Ang pinakamalaking potensyal na pagkakaiba-iba ng Samsung ay ang kanyang “三位一体” na negosyo na may HBM, logic chip foundry, at silicon photonics platform.

Bagaman may-ari ang TSMC ng pinakamataas na kakayahan sa logic foundry, silicon photonics, at CoWoS packaging, hindi ito nagpaprodukto ng HBM.

Nakakapag-connect na ang Samsung ng HBM sa kanilang kapasidad sa paggawa ng wafer gamit ang SF4 base die, at nagtatag sila ng kanilang sariling silicon photonics platform. Ibig sabihin nito, theoretical na kayang gawin ng Samsung ang joint co-design ng HBM interface, logic I/O, optical engine, at thermal management sa loob ng kanilang sariling sistema, nang hindi kailangang umasa sa mga external memory supplier.

Ang pag-encapsulate ng 2.xD ay nakakaranas ng napakatigas na pagsubok sa “multi-die yield.” Kapag ang logic chip, HBM, PIC, EIC, at intermediary layer ay isinaksak sa isang parehong encapsulation, ang anumang pagkabigo sa isang komponente ay magdudulot ng pagkawala ng buong mahal na encapsulation.

Ang pagdami ng bilang ng chip, ang paglalawak ng sukat ng packaging, at ang pagtaas ng kumplikadong proseso ng bonding ay nagpapadami ng presyur sa yield at panganib sa gastos.

Samantala, hindi nagpapahinga ang kalaban. TSMC ay nagpapatuloy sa pagpapagsama ng COUPE at CoWoS packaging, gamit ang matatag na ekosistema sa labas para ma-access ang HBM.

Sa kabilang panig, ang malaking manufacturer ng memory, SK Hynix, ay nagpapabilis din sa pagpapalakas ng kanilang kakayahan sa advanced packaging; ang kanilang pagsisikap na mag-invest ng $3.87 bilyon sa isang factory para sa advanced packaging sa Indiana, USA, ay magiging productive noong 2028, at nasa kanilang roster na ang pagtutulungan ng CPO sa teknolohiya ng memory system.

Ang interdisiplinaryong koordinasyon sa optics, memorya, at packaging ay naging komon na punto ng pagsisikap sa buong chain.

Ang order ang tanging pamantayan para masukat ang tagumpay o pagkatalo

TSMC ay nanalo sa unang ronda ng CPO switch, at ang kanilang kahusayan ay batay sa tunay na pagpapadala ng sample sa mga kliyente, paglalabas ng produkto, at pag-unlad ng mass production.

Samson naman ay nagtataya sa susunod na laban: sinusubukang gamitin ang kanilang vertical integration sa HBM, logika, at silikon na light upang makamit ang pagpapabilis sa larangan ng AI computing packaging.

Ngunit ang merkado ay hindi dapat isasama ang “teknikal na roadmap” bilang “komersyal na moog”.

Sa susunod na 12 buwan, ang tanging isang signal ang dapat sundin sa industriya: Magkakaroon ba ng isang design order mula sa isang kilalang customer na nangangailangan na i-bind ang HBM, logic chip, at optical I/O sa iisang package para sa paggawa ni Samsung?

Kung matupad ang order na ito, ang "三位一体" ng Samsung ay magsisilbing totoong komersyal na kasangkapan mula sa mga aklat na asset.

Kung hindi pa rin maaaring maipagawa, ang fleksibleng landas na binuo ng TSMC sa pamamagitan ng unang-class na proseso at panlabas na HBM ecosystem ay patuloy na magiging pinakamaligtas na pagpipilian para sa mga malalaking AI.