Penulis: Godot
Dua sektor paling populer dalam AI: penyimpanan dan cahaya. Sebelumnya telah ditulis kerangka penyimpanan (Memahami Lapisan Keuntungan dan Struktur Industri Penyimpanan AI dalam Satu Artikel), kali ini akan dibahas mengenai cahaya.
Silicon photonics digunakan untuk komunikasi antar chip komputasi, menggantikan kabel tembaga tradisional, seperti yang terlihat jelas pada gambar di bawah ini.
LPO (Linear Pluggable Optics), CPO (Co-Packaged Optics), OCS (Optical Circuit Switching), dan Optical I/O (Optical Input/Output) yang sering dilihat sehari-hari adalah berbagai jalur teknologi untuk mewujudkan silicon photonics.
Biasanya chip menggunakan kawat tembaga untuk komunikasi. Chip fotonik silikon secara langsung mengintegrasikan laser yang menghasilkan cahaya, modulator yang "memodulasi" cahaya, dan detektor yang "menerima" cahaya, ke dalam silikon, menggunakan komunikasi foton.
Jadi, mengapa harus mengganti tembaga? Dan mengapa menggunakan fotonik silikon, bukan yang lain?
Pertama, kawat tembaga hampir mencapai batas fisiknya saat mentransmisikan sinyal di atas 1,6T, sehingga sinyal mulai tidak lengkap. Harus dipertimbangkan untuk mengganti bahan. Ini adalah hal paling kritis dan harus dilakukan. Istilahnya adalah bandwidth wall.
Selanjutnya, tembaga adalah entitas fisik nyata; ketika cluster GPU membesar, kabel tembaga benar-benar tidak punya tempat lagi. Ini juga alasan utama mengapa kita harus mengganti tembaga. Berbeda dengan cahaya, kita bisa menyolder antarmuka optik langsung di samping chip switch, menghemat banyak kabel. Istilah teknisnya adalah dinding skala.
Lagi-lagi, tembaga terlalu boros listrik, fotonik silikon di fasilitas berdaya ratusan megawatt dapat menghemat puluhan ribu kilowatt-jam per hari, listrik yang terbuang saat komunikasi menggunakan kabel tembaga. Setelah beralih ke cahaya, listrik tersebut dapat dialihkan ke GPU untuk melakukan komputasi sungguhan. Istilahnya adalah power wall.
Yang lebih menarik, fotonik silikon dapat memanfaatkan proses manufaktur CMOS yang sudah matang di industri semikonduktor saat ini, tanpa perlu membangun pabrik baru dari nol, sehingga dapat diproduksi secara massal dengan biaya rendah.
Of course, silicon photonics also has a drawback: silicon itself cannot emit light efficiently and relies on indium phosphide (InP) materials. This has become the most critical bottleneck in the entire industrial chain.
Evolusi teknologi silikon fotonik
Titik balik terpenting adalah Maret 2025, ketika NVIDIA meluncurkan switch foton Quantum-X dan Spectrum-X di konferensi GTC, di mana Jensen Huang mengumumkan bahwa mulai Rubin generasi berikutnya, "interkoneksi optik bukan lagi pilihan, tetapi standar bawaan".
Satu minggu kemudian, NVIDIA mengumumkan investasi sebesar 4 miliar dolar AS secara total ke Coherent dan Lumentum untuk mengamankan rantai pasokan kunci.
Paper tentang efek fotonik silikon diterbitkan pada 1980-an, dan Intel serta IBM memproduksi modulator cahaya silikon antara 2004-2014.
Dekade lalu, penyedia cloud skala besar seperti AWS, Google, dan Meta menerapkan silikon fotonik, tetapi saat itu hanya sebagian dari komunikasi serat optik.
Kondisi industri saat ini
1) Lapisan paling dasar: pabrik fabrikasi wafer
Memproduksi chip fotonik. TSMC $TSM memimpin dengan proses COUPE, Tower Semiconductor $TSEM secara khusus fokus pada kontrak manufaktur fotonik silikon, dengan pendapatan fotonik silikon meningkat 70% year-over-year pada 2025. GlobalFoundries $GFS menjadi pabrik kontrak fotonik silikon terbesar di dunia melalui akuisisi AMF di Singapura.
2) Lapisan kedua: pemasok perangkat inti
Hanya kurang dari lima perusahaan di seluruh dunia yang menyediakan laser, modulator, dan lainnya, terutama laser indium phosphide (InP), yang mampu memproduksi laser EML berkecepatan tinggi.
Lumentum $LITE adalah satu-satunya produsen yang dapat memproduksi laser EML 200G/lane secara massal, yang merupakan komponen inti modul optik 1.6T. NVIDIA telah memesan kapasitas produksinya hingga setelah tahun 2027 untuk memastikan pasokannya.
3) Lapisan ketiga: pabrik modul dan sistem
Merakit komponen menjadi produk. Coherent menguasai 25% pangsa pasar global transceiver optik. Perusahaan Tiongkok seperti InnoLight, Eoptolink, dan Accelink tidak bisa diabaikan dalam hal skala produksi dan daya saing biaya.
4) Tingkat teratas: Sistem integrator
NVIDIA, Cisco, Broadcom, Marvell semuanya berada di lapisan ini.
Secara keseluruhan,
NVIDIA$NVDA
Menguasai posisi dominan, menentukan standar interkoneksi yang digunakan oleh pusat data AI, lalu mengamankan rantai pasok melalui investasi strategis.
Broadcom$AVGO
Penguasa mutlak chip pertukaran jaringan, dengan pangsa pasar switch Ethernet mendekati 80%. Tomahawk 6-Davisson adalah switch CPO 102,4 Tbps pertama di dunia.
Marvell$MRVL
Pesaing terkuat Broadcom, menguasai pasar DSP optik PAM4 dengan pangsa 60-70%. Baru-baru ini mengakuisisi Celestial AI untuk memasuki bidang koneksi optik chip-ke-chip.
Lumentum$LITE
Pemasok paling krusial untuk laser EML. Satu-satunya produsen di dunia yang mampu memproduksi EML 200G/lane secara massal, NVIDIA telah mengamankan pesanan hingga setelah tahun 2027.
Coherent$COHR
Pengintegrasitor seluruh rantai industri, dengan kehadiran di bahan, laser, hingga modul. Pendapatan FY2025 sebesar 5,8 miliar dolar AS, merupakan produsen dengan pangsa pasar terbesar di industri optical transceivers.
台积电$TSM
Pembuat standar proses. Proses silikon fotonik 65nm telah diproduksi secara massal, platform COUPE adalah solusi integrasi hibrida 3D paling canggih saat ini, dan rute CPO NVIDIA secara mendalam terkait dengannya.
Tower Semiconductor$TSEM
Penerima manfaat paling murni dari fabrikasi silikon fotonik. Pendapatan silikon fotonik pada tahun 2025 tumbuh 70% secara tahunan, dan sedang menginvestasikan $6,5 miliar untuk memperluas kapasitas tiga kali lipat. Elastisitas kapitalisasi pasar terkuat di antara semua aset.
Lightmatter / Ayar Labs belum terdaftar · Kandidat IPO
Lightmatter dinilai 4,4 miliar dolar AS, mengembangkan interkoneksi fotonik 3D; Ayar Labs secara bersamaan menerima investasi dari AMD, Intel, dan NVIDIA, mengembangkan chiplet I/O optik. Keduanya adalah kandidat IPO potensial yang berpotensi besar.
Ledakan fotonik silikon membawa perubahan logika penilaian
Sebagai contoh, sebelumnya Wall Street menilai Tower Semiconductor sebagai pabrik fabrikasi analog biasa, dengan rasio harga terhadap penjualan sekitar 2-3 kali.
Namun, ketika bisnis silikon fotonik tumbuh dari 5% dari total pendapatan menjadi 30%-40%, pasar mulai menilai ulang sebagai aset langka infrastruktur AI, dengan rasio harga terhadap penjualan berpotensi meningkat menjadi 6-10 kali.
Lumentum dan Coherent sebelumnya adalah pemasok perangkat telekomunikasi, kini didefinisikan ulang sebagai penyedia komponen esensial untuk konektivitas AI. Analis BofA Vivek Arya menaikkan harga target Marvell menjadi 200 dolar AS, dengan logika bahwa Marvell dinilai sebagai platform infrastruktur AI, bukan sebagai produsen chip komunikasi.
Evercore ISI juga memiliki penilaian serupa terhadap Cisco, dengan pendapatan inti AI Cisco berpotensi melonjak dari 3 miliar dolar AS menjadi 12-15 miliar dolar AS dalam 3-4 tahun ke depan seiring masuknya produk silikon fotonik ke dalam pusat data skala besar.
Moat of the silicon photonics industry
Industri fotonik silikon menunjukkan ciri jelas winner-takes-all, karena setiap proses sebenarnya telah melalui periode pengendapan panjang sebelum ledakan AI.
Laser InP, hanya kurang dari 5 perusahaan di seluruh dunia yang mampu memproduksi massal laser EML kelas tinggi, dengan siklus perluasan kapasitas 3-5 tahun. Ini adalah titik paling kritis dalam seluruh rantai pasokan.
Proses COUPE dari TSMC. Hambatan proses integrasi hibrida 3D, pesaing setidaknya tertinggal dua generasi, memerlukan akumulasi pengalaman yield bertahun-tahun.
Ekosistem pabrik kontrak PDK. Setelah pelanggan melakukan desain di salah satu pabrik kontrak, biaya perpindahan sangat tinggi, memerlukan 12-18 bulan untuk merancang ulang dan mengalami sertifikasi ulang.
Manajemen panas dan pengemasan. CPO harus mengelola keterkaitan tiga domain fisika—listrik, panas, dan cahaya—dalam ruang beberapa milimeter, dan tidak mungkin dilakukan tanpa pengalaman integrasi sistem bertahun-tahun.
Proses sertifikasi pemasok dari perusahaan raksasa seperti AWS dan Google biasanya memerlukan 12-24 bulan. Setelah sertifikasi selesai, tingkat kelekatan pelanggan sangat tinggi.
Risiko dan pemikiran dingin
Pertumbuhan seluruh rantai industri sangat bergantung pada pengeluaran modal dari lima penyedia cloud skala super besar: Microsoft, Google, Meta, Amazon, dan Oracle.
Jalur teknis memiliki alternatif, seperti LPO (Linear Pluggable Optics), CPO (Co-Packaged Optics), OCS (Optical Circuit Switching), dan Optical I/O (Optical Input/Output); jika satu jalur digantikan oleh yang lain, modal yang telah diinvestasikan sebelumnya berisiko mengalami penyusutan nilai.
Lembaga peneliti seperti LightCounting memperkirakan bahwa penerapan CPO skala besar yang sebenarnya baru akan terjadi setelah tahun 2028, dan sebelum itu, solusi transisi seperti LPO akan lebih banyak digunakan.
Jadi, menebak industri yang menang lebih aman daripada menebak satu perusahaan yang menang.