Ekspansi chip optik global didorong oleh permintaan pusat data AI

Tidak bisa dipungkiri, permintaan terhadap chip cahaya terlalu tinggi.

Beberapa hari terakhir, rantai pasokan chip fotonik global kembali melakukan serangkaian tindakan intensif dalam perluasan produksi, perjanjian jangka panjang, investasi, dan pengikatan rantai pasokan: Coherent memperluas lini produksi semikonduktor senyawa InP 6 inci di Sherman, Texas; Nokia memperluas kapasitas pengujian dan pengemasan canggih chip fotonik di Allentown, Pennsylvania, AS; JX Advanced Metals dari Jepang berencana menginvestasikan hingga 120 miliar yen untuk meningkatkan kapasitas substrat InP hingga 7–10 kali lipat; IQE dan Tower Semiconductor menandatangani perjanjian pasokan wafer epitaksi InP jangka panjang; secara domestik, Soluxtek, anak perusahaan Dongshan Precision, juga mengumumkan proyek perluasan produksi chip fotonik dan modul optik kecepatan tinggi di Changzhou, dengan total investasi mencapai 1,2 miliar dolar AS.

Sebuah perlombaan kapasitas seputar kemampuan optik interkoneksi pusat data AI telah dimulai.

Pertama, mari kita lihat langkah ekspansi produksi di Amerika.

Pada 16 Juni, Coherent mengumumkan telah menandatangani surat niat untuk menerima dana langsung hingga $50 juta dari Departemen Perdagangan AS berdasarkan Undang-Undang Chip dan Ilmu Pengetahuan untuk memperluas pabrik manufaktur semikonduktor InP (Fosfin) 6 inci terkemuka di dunia di Sherman, Texas. Sehari setelah pengumuman tersebut, Coherent mengadakan upacara peletakan batu pertama untuk ekspansi di pabrik Sherman, Texas. Coherent menekankan bahwa lokasi ini memiliki platform manufaktur 6 inci InP pertama dan terbesar di dunia. Setelah ekspansi selesai, ruang manufaktur pabrik akan berlipat ganda, dan kapasitas produksi wafer akan meningkat hingga empat kali lipat.

Perlu dicatat bahwa pendiri dan CEO NVIDIA, Jensen Huang, hadir secara langsung dalam acara ini bersama CEO baru Coherent, Jim Anderson. Sebelumnya, NVIDIA telah mengumumkan investasi strategis sebesar $2 miliar ke Coherent untuk mengamankan kapasitas masa depan dari laser, mesin cahaya, dan modul optik paling mutakhirnya. Huang menyampaikan pidato di lokasi: "AI berjalan di atas kekuatan komputasi, tetapi skalabilitas terhambat oleh koneksi, dan pabrik Sherman adalah tempat membangun 'jaringan saraf koneksi' ini."

Sumber gambar: techpowerup

Nvidia telah menginvestasikan modal untuk memasukkan "fotonik" ke dalam rantai pasokan infrastruktur AI. Pada Maret tahun ini, Nvidia secara terpisah mengumumkan investasi sebesar $2 miliar ke Coherent dan Lumentum, dilengkapi dengan komitmen pembelian bertahun-tahun, serta hak akses dan kapasitas masa depan untuk produk laser canggih, produk jaringan fotonik, R&D, dan ekspansi kemampuan manufaktur di Amerika Serikat.

Lumentum juga merupakan bagian penting dalam peta perluasan produksi chip cahaya AS. Pada Maret, Lumentum mengumumkan akan membangun pabrik manufaktur laser canggih baru di Greensboro, North Carolina, AS. Pabrik ini memiliki luas sekitar 240.000 kaki persegi dan berfokus pada produksi perangkat optik indium fosfida (InP) untuk pusat data AI skala besar global. Pada Mei, AIXTRON mengumumkan telah menerima pesanan dari Lumentum untuk beberapa sistem G10-AsP MOCVD. Harga saham Lumentum naik 769% dalam satu tahun terakhir.

Pada 16 Juni, Nokia juga mengumumkan akan memperluas kemampuan pengujian dan pengemasan canggih chip fotonik di Allentown, Pennsylvania, AS, yaitu mengemas chip fotonik lebih lanjut ke dalam modul fotonik yang dapat digunakan untuk infrastruktur AI dan komunikasi. Nokia menyatakan bahwa fasilitas ini adalah salah satu dari sedikit fasilitas di AS yang memiliki kemampuan semacam ini; setelah ekspansi, kapasitas produksi dapat meningkat hingga 10 kali lipat dari tingkat saat ini, dengan perkiraan siap secara komersial pada akhir kuartal ketiga 2026.

Nokia menambahkan kemampuan pengemasan, pengujian, dan modularisasi chip fotonik, Coherent menambahkan kemampuan manufaktur depan perangkat fotonik InP, sementara investasi sebelumnya Nvidia pada Coherent dan Lumentum setara dengan mengamankan dana, pesanan, dan kapasitas secara prematur untuk pemasok inti laser dan jaringan fotonik. Amerika sedang memasukkan interkoneksi fotonik untuk pusat data AI ke dalam sistem manufaktur semikonduktor lokalnya.

Jepang mengisi bidang bahan hulu, yang juga merupakan bidang yang telah lama menjadi keahlian Jepang dalam semikonduktor.

Pada 16 Juni, salah satu dari dua pemain utama global untuk substrat InP, JX Advanced Metals dari Jepang, mengumumkan rencana untuk menginvestasikan hingga 120 miliar yen dalam empat tahun mendatang untuk memperluas kapasitas substrat InP. Ditambah dengan investasi terkait yang sebelumnya telah diumumkan, total investasi perusahaan dalam pembangunan kapasitas InP akan mencapai sekitar 150 miliar yen. Investasi ini akan meningkatkan kapasitas perusahaan menjadi 7 hingga 10 kali lipat.

JX Advanced Metals telah memproduksi substrat indium phosphide sejak tahun 1980-an. Pada tahun fiskal 2025, perusahaan ini berinvestasi 25 miliar yen untuk meningkatkan kapasitas bahan tersebut. Menurut laporan perusahaan riset India Strait, pasar global wafer indium phosphide diperkirakan akan mencapai USD 507,21 juta pada tahun 2034, hampir tiga kali lipat dari tahun 2025. Saat ini, JX Advanced Metals dan pesaingnya Sumitomo Electric masing-masing memegang sekitar 40% pangsa pasar.

Di Eropa, ada beberapa tindakan kunci juga.

Saat pasar membahas komunikasi optik, seringkali mempertentangkan "silikon fotonik" dan "InP": seolah-olah setelah silikon fotonik menjadi populer, InP akan digantikan. Ditambah dengan gugatan kekayaan intelektual (IP) sebelumnya antara IQE dan Tower Semiconductor, hal ini semakin memperkuat anggapan tersebut. Namun, jalur industri yang sebenarnya lebih kompleks, dan hal ini dapat dilihat dari tindakan IQE dan Tower.

Pada 15 Juni, IQE mencapai perjanjian pasokan epikristal InP jangka panjang dengan Tower Semiconductor, yang mendukung ekspansi produksi platform fotonik silikon Tower untuk aplikasi seperti transceiver dapat dicabut 200 Gb/channel, modulator generasi berikutnya 400 Gb/channel, dan saklar jalur optik. Perjanjian ini menetapkan bahwa Tower wajib membuat komitmen pembelian minimum di tahun pertama, sementara IQE wajib membuat komitmen pasokan yang sesuai, serta komitmen pembelian minimum setelahnya. Hal ini juga mencerminkan sebuah tren: platform fotonik silikon generasi berikutnya tidak sepenuhnya melepaskan bahan III-V, melainkan memerlukan integrasi komponen InP berkinerja tinggi ke dalam platform fotonik silikon yang matang. Fotonik silikon bertanggung jawab atas integrasi skala besar, kompatibilitas proses CMOS, dan manufaktur berbasis platform, sementara InP terus memikul fungsi kunci seperti sumber cahaya berkinerja tinggi, modulasi, dan konversi optoelektronik.

Berdasarkan perjanjian lain, Tower juga akan memberikan lisensi global bebas royalti yang luas kepada IQE untuk paten silikon berpori. Sebelumnya, kedua perusahaan menghadapi sengketa kekayaan intelektual, dan Tower akan menyelesaikan masalah ini dengan mencapai perdamaian serta menyelesaikan semua gugatan.

Tower dalam laporan kuartal pertama 2026 yang dirilis pada 13 Mei tahun ini menyatakan bahwa sedang menjalankan rencana ekspansi kapasitas silikon fotonik global yang agresif, dengan tujuan meningkatkan kapasitas produksi bulanan wafer silikon fotonik menjadi lebih dari lima kali lipat dibandingkan akhir 2025 pada akhir 2026. Selain itu, Tower mengumumkan telah menandatangani kontrak pasokan jangka panjang silikon fotonik senilai hingga 1,3 miliar dolar AS dengan beberapa pelanggan utama, serta menerima uang muka sebesar 290 juta dolar AS dari pelanggan langsung pada kuartal pertama 2026. Seiring dengan masuknya peralatan secara bertahap ke berbagai pabrik, total aset global Tower yang diinvestasikan dalam proses, peralatan, dan packaging terkait silikon fotonik akan mencapai sekitar 920 juta dolar AS secara akumulatif.

Pada Maret 2026, ST mengumumkan sedang mempertimbangkan ekspansi modular di Crolles, Prancis, dengan tujuan menggandakan empat kali kapasitas fotonik silikon 300mm hingga 2027, serta merencanakan ekspansi lebih lanjut pada 2028. Selain itu, proyek ini juga didukung oleh inisiatif rantai pasokan kedaulatan Eropa. Platform proses fotonik silikon PIC100 ST berbasis jalur wafer 300mm telah memasuki tahap produksi penuh untuk penyedia cloud terkemuka global, terutama untuk chip inti transceiver optik 800G dan 1.6T.

Pada 2 Juni, produsen chip Swedia Sivers Semiconductors (yang secara khusus menyediakan array laser multi-wavelength berdaya tinggi) mencapai kemitraan strategis mendalam dengan GlobalFoundries (格芯), raksasa fabrikasi murni Amerika Serikat, untuk mengembangkan solusi koneksi optik generasi berikutnya khusus untuk infrastruktur pusat data AI. Secara khusus, array laser canggih Sivers akan secara langsung diintegrasikan ke dalam platform silikon fotonik GlobalFoundries.

Di dalam negeri, pada chip cahaya pun sedang dalam kondisi melaju kencang.

Menurut statistik industri dari Securities Times · Data Treasure, hingga kuartal pertama 2026, total nilai proyek dalam pembangunan dari tujuh perusahaan inti modul optik di Tiongkok meningkat menjadi 3,898 miliar yuan, naik lebih dari 6 kali lipat dibandingkan periode yang sama empat tahun lalu (2022). Laporan riset Zhongyou Securities menunjukkan bahwa perusahaan besar luar negeri menyumbang 95% dari pasar indium fosfida global, dengan kesenjangan pasokan dan permintaan keseluruhan industri indium fosfida mendekati 70%, dan diperkirakan tren optimis ini akan berlanjut hingga 2028.

Pada malam 16 Juni, Dongshan Precision mengumumkan bahwa mereka menyetujui anak perusahaan sepenuhnya miliknya, Solxus Photonics, beserta anak perusahaannya untuk memperluas proyek chip optik dan modul optik kecepatan tinggi di Changzhou, dengan total investasi sebesar 1,2 miliar dolar AS, dan dana proyek berasal dari pembiayaan mandiri perusahaan. Solxus adalah perusahaan terintegrasi vertikal yang memiliki kemampuan desain, produksi, penyegelan chip optik, perakitan modul optik, dan pengujian. Setelah Dongshan Precision mengakuisisi Solxus, perusahaan tersebut secara efektif memasuki inti komunikasi optik AI dari rantai pasok tradisional manufaktur elektronik dan elektronik konsumen.

Dari segi kontribusi keuangan, setelah konsolidasi SolSource, kontribusi laba terhadap keuntungan Dongshan Precision jelas lebih tinggi daripada persentase pendapatan. Pada tahun 2025 dan kuartal pertama 2026, persentase pendapatan setelah konsolidasi SolSource masing-masing adalah 3,58% dan 16,02%, sementara persentase laba mencapai masing-masing 22,69% dan 52,92%. Ini menunjukkan bahwa bisnis komunikasi optik tidak hanya tumbuh cepat, tetapi juga memiliki elastisitas laba yang kuat. Inilah alasan mengapa Dongshan Precision bersedia mengalokasikan $1,2 miliar untuk terus berinvestasi.

Sanan Optoelectronics menjawab di platform interaksi pada 3 Juni: menyatakan bahwa teknologi pertumbuhan epitaksial InP, pembuatan chip, serta proses pengujian dan pengemasan di dalam negeri memimpin, telah memiliki kapasitas produksi massal chip cahaya InP 6 inci, dengan kapasitas teknologi cahaya perusahaan sebesar 2.750 lembar/bulan, dan tahap epitaksial inti telah diperluas hingga mendekati 6.000 lembar/bulan. Dalam hal produk, dalam laporan tahunan 2025, Sanan Optoelectronics menyebutkan bahwa perusahaan dapat menyediakan chip laser dan detektor seperti sumber cahaya CW, VCSEL, EML, dan PD untuk modul optik, di mana chip cahaya untuk modul 400G dan 800G telah dikirim dalam jumlah besar, dan chip cahaya untuk modul 1.6T telah dikirimkan kepada pelanggan untuk verifikasi sampel.

Di sisi bahan baku, pada April tahun ini, Yunnan Germanium secara resmi meluncurkan "Proyek Pembangunan Lini Produksi Wafer Kristal Indium Fosfida Berkualitas Tinggi". Proyek ini berencana memperluas satu lini produksi dengan kapasitas tahunan 300.000 lembar (setara 4 inci, termasuk 6.000 lembar 6 inci). Dari basis produksi saat ini sebesar 150.000 lembar/tahun, kapasitas total akhir akan mencapai 450.000 lembar/tahun, dengan masa pembangunan selama 18 bulan. Saat ini, verifikasi industri dan pemasangan peralatan sedang berjalan sesuai rencana, dan kapasitas akan dirilis secara bertahap seiring kemajuan pembangunan.

Rantai pasokan chip cahaya domestik sedang melengkapi seluruh rantai dari “perakitan modul” menjadi “bahan—epitaksi—chip—pengujian dan pengemasan—modul”.

Seperti yang diketahui umum, di bidang chip optik, CPO adalah "Holy Grail" industri. Namun, saat ini, kecepatan penerapan CPO terus ditunda. Oleh karena itu, industri memiliki kekhawatiran besar terhadap sektor komunikasi optik: jika CPO (co-packaged optics) di masa depan terus tertunda atau melemah, apakah perusahaan modul optik tidak lagi memiliki potensi pertumbuhan?

Laporan optik terbaru dari Morgan Stanley memberikan sanggahan yang sangat jelas. Morgan Stanley menunjukkan bahwa investor terlalu fokus pada titik waktu "kapan menggunakan CPO", sementara mengabaikan variabel mendasar yang tak berubah—permintaan pertumbuhan bandwidth.

Terlepas dari apakah pasar akhirnya mengembangkan diri melalui optik yang dapat dicabut, NPO, CPO, OBO, atau arsitektur hibrida, permintaan akan bandwidth yang lebih tinggi harus terus mendorong peningkatan jumlah optical engine, laser, dan komponen terkait per GPU/ rack. Menurut Morgan Stanley, bagaimana arsitektur berkembang hanyalah masalah jalur, tetapi peningkatan signifikan dalam total penggunaan konten optik adalah pasti.

Apa itu CPO, NPO, dan dapat dicabut?

Pluggable tradisional: Modul optik dipasang di panel depan switch, seperti USB flash drive, dan terhubung ke chip switch internal (ASIC) melalui kabel tembaga.

NPO (Near-Package Optics): Memindahkan mesin cahaya ke dalam switch, berdekatan dengan chip switch, untuk memperpendek jarak kabel tembaga.

CPO (Co-Packaged Optics): Menyatukan chip optik dan chip switching (atau GPU) langsung pada substrat yang sama, menghilangkan kabel tembaga jarak jauh secara total, serta meminimalkan konsumsi daya dan latensi.

Saat ini, CPO memang menghadapi masalah serius seperti封装 yang sangat kompleks, tingkat produksi rendah, dan jika satu komponen rusak, seluruh papan utama mungkin harus dibuang (tidak dapat diperbaiki / layanan buruk). Oleh karena itu, adopsi luas CPO kemungkinan besar akan melambat. Namun, bahkan jika pasar tidak menggunakan CPO dalam jangka pendek, tetap menggunakan modul optik dapat dicabut, atau mengadopsi "jalur campuran tembaga/CPO", jumlah mesin optik dan laser per server AI dan setiap GPU tetap meningkat secara signifikan.

Perdebatan tentang CPO bukan hanya soal lokasi enkapsulasi, tetapi juga soal jalur sumber cahaya. Inti dari CPO adalah menempatkan light engine sedekat mungkin dengan chip pertukaran atau chip komputasi untuk memperpendek jarak transmisi sinyal listrik berkecepatan tinggi, mengurangi konsumsi daya dan hambatan bandwidth. Namun, hingga kini industri belum memiliki satu solusi sumber cahaya yang tunggal.

Tiga jalur yang saat ini mendapat perhatian utama adalah: SiPh + CW Laser (silikon fotonik + laser gelombang kontinu), VCSEL (vertical-cavity surface-emitting laser), dan MicroLED (light-emitting dioda mikro). Perbedaan dalam tingkat kematangan, biaya, jarak, dan konsumsi daya antar jalur tersebut menentukan bahwa CPO kemungkinan besar tidak akan diterapkan dalam satu bentuk tunggal, melainkan akan menghasilkan berbagai solusi yang co-exist di berbagai tingkat jarak dalam pusat data AI.

SiPh + CW Laser, atau solusi "chip fotonik silikon + laser gelombang kontinu", memiliki tingkat kematangan teknologi tertinggi, dengan jarak transmisi efektif yang dapat melebihi 1 kilometer, sehingga lebih cocok untuk koneksi yang memerlukan bandwidth, jarak, dan keandalan tinggi di pusat data, namun tetap menghadapi tantangan dalam konsumsi daya sistem, coupling dan packaging, serta tekanan biaya.

Keunggulan VCSEL terletak pada efisiensi energi tinggi, biaya rendah, kemampuan pengaturan array yang kuat, dan tingkat kematangan teknologi yang tinggi, namun jarak efektifnya biasanya terbatas hingga seratus meter, sehingga lebih cocok untuk interkoneksi jarak pendek di dalam atau antar rak. Oleh karena itu, posisi VCSEL bukanlah untuk menggantikan SiPh + CW Laser, tetapi berpotensi menjadi solusi pelengkap dalam skenario interkoneksi optik jarak pendek, berbiaya rendah, dan kepadatan tinggi.

MicroLED lebih merupakan solusi potensial masa depan, dengan potensi latensi rendah, biaya rendah, dan efisiensi energi tinggi, tetapi jarak efektifnya lebih pendek dan tingkat kematangan teknologinya paling rendah. Ini adalah jalur "kuda hitam" yang mendapat perhatian besar dalam bidang optik interkoneksi dalam beberapa tahun terakhir. Perusahaan rintisan chip silikon-fotonik seperti Ayar Labs sedang secara aktif mengeksplorasi penerapan MicroLED yang awalnya digunakan di bidang tampilan ke dalam interkoneksi optik padat tingkat dekat pada level Chiplet. Ini terutama memanfaatkan array LED berukuran sangat kecil (tingkat mikrometer) sebagai sumber cahaya, yang secara langsung diintegrasikan di tepi atau substrat chip komputasi (seperti GPU, HBM), dan mentransmisikan data dengan menggerakkan MicroLED berkedip secara langsung melalui sinyal listrik.

Dengan demikian, masa depan CPO kemungkinan besar tidak akan dimenangkan oleh satu jalur sumber cahaya saja, melainkan akan membentuk struktur multi-lapisan di mana berbagai solusi seperti SiPh, VCSEL, dan MicroLED co-exist, disesuaikan dengan jarak berbeda, kepadatan bandwidth berbeda, dan batasan biaya yang berbeda di dalam pusat data AI. Ini juga semakin menunjukkan bahwa perluasan produksi chip optik bukan sekadar menebak satu teknologi CPO tertentu, melainkan menebak peningkatan nilai keseluruhan dalam sistem sumber cahaya, engine optik, pengemasan dan pengujian, serta bahan setelah klaster AI beralih dari interkoneksi listrik ke interkoneksi optik.

Dalam gelombang ekspansi global chip cahaya yang dinyalakan oleh kekuatan komputasi AI, tidak ada wilayah yang mau tertinggal: Amerika Serikat sedang membentuk kembali rantai manufaktur lokal melalui kebijakan dan modal raksasa, Jepang berjanji mempertahankan benteng bahan hulu, Eropa secara aktif mendorong penerapan teknik integrasi heterogen silikon fotonik dan semikonduktor senyawa, sementara Tiongkok menunjukkan ketahanan industri yang sangat kuat melalui kecepatan penerapan lini produksi yang menakutkan, skala proyek yang sedang dibangun, serta kemampuan perlahan-lahan meluas ke bahan hulu dan integrasi vertikal chip.

Secara tampak, ini adalah perlombaan kapasitas produsen dari Amerika, Jepang, Eropa, dan Tiongkok; pada intinya, ini adalah taruhan kolektif industri semikonduktor global terhadap “lebih banyak cahaya” setelah pusat data AI berpindah dari ekspansi daya komputasi ke ekspansi bandwidth.

Perlombaan senjata di era foton telah memasuki tahap puncak.

Artikel ini berasal dari akun WeChat "Semiconductor Industry Watch" (ID: icbank), penulis: Du Qin DQ