Pembesaran cip optik global didorong oleh permintaan pusat data AI

Tidak dapat dipungkiri, permintaan terhadap cip cahaya terlalu tinggi.

Beberapa hari terakhir, rantai pasokan cip cahaya global telah melihat serangkaian tindakan intensif dalam perluasan kapasitas, perjanjian jangka panjang, pelaburan, dan pengikatan rantai pasokan: Coherent memperluas lini penghasilan semikonduktor senyawa InP 6 inci di Sherman, Texas; Nokia memperluas kapasiti ujian dan pembungkusan cip fotonik lanjutan di Allentown, Pennsylvania, AS; JX Advanced Metals dari Jepang merancang untuk mengalokasikan sehingga 120 miliar yen untuk meningkatkan kapasiti substrat InP sebanyak 7–10 kali ganda; IQE dan Tower Semiconductor menandatangani perjanjian penghantaran eksternal InP jangka panjang; serta Soluxtec, anak syarikat Dongshan Precision di China, juga mengumumkan projek perluasan cip cahaya dan modul cahaya berkelajuan tinggi di Changzhou, dengan jumlah pelaburan keseluruhan mencapai 1.2 bilion dolar AS.

Perlumbaan kapasiti dalam kemampuan interkoneksi cahaya pusat data AI telah bermula.

Pertama, lihat tindakan pengembangan kapasiti di Amerika.

Pada 16 Jun, Coherent mengumumkan bahawa ia telah menandatangani surat niat untuk menerima dana terus sehingga US$50 juta daripada Jabatan Perdagangan Amerika Syarikat di bawah Akta Cip dan Sains untuk memperluaskan pabrik pembuatan semikonduktor InP 6 inci terkemuka dunia di Sherman, Texas. Sehari selepas pengumuman tersebut, Coherent mengadakan upacara peletakan batu pertama bagi pembinaan tambahan di pabrik Sherman, Texas. Coherent menekankan bahawa tapak ini memiliki platform pembuatan InP 6 inci pertama dan terbesar di dunia. Selepas pembinaan tambahan selesai, ruang pembuatan pabrik ini akan ganda dua, manakala kapasiti penghasilan wafer akan meningkat sebanyak empat kali ganda.

Perlu diperhatikan bahawa pendiri dan CEO NVIDIA, Jensen Huang, hadir secara langsung dalam upacara ini bersama CEO baharu Coherent, Jim Anderson. NVIDIA sebelum ini telah mengumumkan pelaburan strategik sebanyak $2 bilion ke atas Coherent untuk menjamin kapasiti masa depan bagi laser, enjin cahaya, dan modul cahaya paling canggihnya. Jensen Huang berucap di tempat kejadian: “AI bergerak di atas kekuatan pengiraan, tetapi penskalaan terhenti pada sambungan, dan pabrik Sherman adalah tempat membina ‘jaringan sambungan’ ini.”

Sumber gambar: techpowerup

Nvidia telah menggunakan modal untuk memasukkan "fotonik" ke dalam rantai pasokan infrastruktur AI. Pada bulan Mac tahun ini, Nvidia mengumumkan pelaburan sebanyak $2 bilion masing-masing kepada Coherent dan Lumentum, disertai dengan komitmen pembelian bertahun-tahun, serta hak kapasiti dan akses masa depan untuk produk laser canggih, produk jaringan fotonik, R&D, dan pengembangan kemampuan pembuatan di Amerika Syarikat.

Lumentum juga merupakan sebahagian penting dalam gambaran peningkatan kapasiti cip cahaya Amerika Syarikat. Pada bulan Mac, Lumentum mengumumkan pembinaan pabrik pembuatan laser canggih baru di Greensboro, North Carolina, Amerika Syarikat. Pabrik ini mempunyai luas kira-kira 240,000 kaki persegi, dengan fokus pada penghasilan peranti optik indium phosphide (InP) untuk pusat data AI besar global. Pada bulan Mei, AIXTRON mengumumkan penerimaan pesanan daripada Lumentum untuk beberapa sistem G10-AsP MOCVD. Harga saham Lumentum meningkat sebanyak 769% dalam setahun terakhir.

Pada 16 Jun juga, Nokia mengumumkan bahawa ia akan memperluaskan kemampuan pengujian dan pembungkusan cip fotonik canggih di Allentown, Pennsylvania, AS, iaitu membungkus cip fotonik lebih lanjut ke dalam modul fotonik yang boleh digunakan untuk infrastruktur AI dan komunikasi. Nokia menyatakan bahawa tapak ini merupakan salah satu daripada sedikit kemudahan di AS yang memiliki kemampuan semacam ini, dan selepas peningkatan kapasiti, kapasiti maksimum boleh meningkat sehingga 10 kali ganda daripada tahap semasa, dengan dijangka mampu menyediakan kapasiti boleh digunakan secara komersial pada akhir kuartal ketiga 2026.

Nokia menambahkan kemampuan pembungkusan, pengujian, dan modulariti chip fotonik, Coherent menambahkan kemampuan pembuatan hulu peranti fotonik InP, sementara pelaburan sebelum ini oleh Nvidia terhadap Coherent dan Lumentum setara dengan mengunci dana, pesanan, dan kapasiti secara awal kepada pembekal utama laser dan jaringan fotonik. Amerika sedang menggabungkan interkoneksi fotonik pusat data AI ke dalam sistem pembuatan semikonduktor tempatan.

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

Pada 16 Jun, JX Advanced Metals, salah satu daripada dua pemain utama global dalam substrat InP, mengumumkan perancangan untuk melabur sehingga 120 bilion yen dalam empat tahun ke depan untuk memperluas kapasiti substrat InP. Ditambah dengan pelaburan berkaitan yang telah diumumkan sebelum ini, jumlah keseluruhan pelaburan pembinaan kapasiti InP syarikat ini akan mencapai sekitar 150 bilion yen. Pelaburan ini akan meningkatkan kapasiti syarikat tersebut kepada 7 hingga 10 kali ganda ganda.

JX Advanced Metals telah memproduksi substrat indium phosphide sejak tahun 1980-an. Pada tahun fiskal 2025, syarikat ini menginvestasikan 25 miliar yen untuk meningkatkan kapasiti bahan ini. Menurut laporan India Strait Research, pasaran global wafer indium phosphide dijangka mencapai US$507.21 juta pada tahun 2034, hampir tiga kali ganda pada tahun 2025. Saat ini, JX Advanced Metals dan pesaingnya Sumitomo Electric masing-masing menguasai sekitar 40% pasaran ini.

Di Eropah, terdapat beberapa tindakan penting juga.

Semasa membincangkan komunikasi optik, pasaran sering menempatkan "silikon fotonik" dan "InP" sebagai bertentangan: seolah-olah apabila silikon fotonik menjadi lazim, InP akan digantikan. Ditambah dengan kes litigasi kekayaan intelektual (IP) antara IQE dan Tower Semiconductor sebelum ini, ia semakin memperkuatkan anggapan ini. Namun, laluan industri yang sebenar lebih kompleks, dan ini boleh dilihat daripada tindakan IQE dan Tower.

Pada 15 Jun, IQE dan Tower Semiconductor telah mencapai perjanjian penghantaran eksternal InP bertahun-tahun, yang menyokong perluasan pengeluaran platform fotonik silikon Tower dalam arah seperti transceiver boleh dicabut 200Gb/ saluran, modulator 400Gb/ saluran generasi seterusnya, dan suis laluan cahaya. Perjanjian ini menetapkan bahawa Tower perlu membuat komitmen pembelian minimum pada tahun pertama, sementara IQE perlu membuat komitmen penghantaran yang sepadan, serta komitmen pembelian minimum seterusnya. Ini juga menunjukkan satu trend: platform fotonik silikon generasi seterusnya bukanlah sepenuhnya melepaskan bahan III-V, tetapi memerlukan integrasi komponen InP berprestasi tinggi ke dalam platform fotonik silikon yang matang. Fotonik silikon bertanggungjawab atas integrasi berskala besar, kesesuaian proses CMOS, dan pembuatan berplatform, manakala InP terus memikul fungsi penting seperti sumber cahaya berprestasi tinggi, modulasi, dan pengonversian optoelektrik.

Berdasarkan perjanjian lain, Tower juga akan memberikan lesen global tanpa royalti yang luas kepada IQE untuk paten silikon berliang. Sebelum ini, terdapat perselisihan kekayaan intelektual antara kedua-dua syarikat, dan Tower akan menyelesaikan isu ini dengan mencapai persefahaman serta menyelesaikan semua tuntutan mahkamah.

Tower dalam laporan keuangan kuartal pertama 2026 yang dikeluarkan pada 13 Mei tahun ini menyatakan sedang melaksanakan pelan pengembangan kapasiti silikon fotonik global yang agresif, dengan matlamat meningkatkan kapasiti keluaran bulanan wafer silikon fotonik kepada lebih daripada 5 kali ganda berbanding akhir 2025. Selain itu, Tower mengumumkan telah menandatangani kontrak jangka panjang penghantaran silikon fotonik bernilai sehingga US$1.3 bilion untuk tahun 2027 dengan beberapa pelanggan utama, serta menerima bayaran tempoh awal sebanyak US$290 juta daripada pelanggan pada kuartal pertama 2026. Seiring dengan masuknya peralatan secara berperingkat ke pelbagai lokasi, jumlah aset global Tower yang diinvestasikan secara berterusan dalam proses, peralatan, dan pembungkusan silikon fotonik akan mencapai sekitar US$920 juta.

Pada Mac 2026, ST mengeluarkan pengumuman bahawa ia sedang mempertimbangkan pengembangan modul di Crolles, Perancis, dengan matlamat untuk menggandakan empat kali kapasiti fotonik silikon 300mm pada tahun 2027, serta merancang pengembangan lanjutan pada tahun 2028. Selain itu, projek ini juga disokong oleh Rancangan Rantaian Pasokan Kedaulatan Eropah. Platform proses fotonik silikon PIC100 ST berdasarkan lini wafer 300mm telah memasuki tahap pengeluaran penuh untuk penyedia awan terkemuka global, terutamanya untuk cip inti transceiver cahaya 800G dan 1.6T.

Pada 2 Jun, pembuat cip Sweden, Sivers Semiconductors (yang khusus menyediakan array laser berkuasa tinggi pelbagai panjang gelombang), telah mencapai kerjasama strategik mendalam dengan GlobalFoundries (格芯), raksasa kontrak pembuatan AS, untuk membangunkan penyelesaian sambungan cahaya generasi seterusnya khusus untuk infrastruktur pusat data AI. Secara khusus, array laser canggih Sivers akan diintegrasikan secara langsung ke dalam platform fotonik silikon GlobalFoundries.

Dalam negara, pada cip cahaya pula sedang berada dalam keadaan melonjak pantas.

Menurut statistik industri oleh Securities Times - Data Treasure, sehingga kuartal pertama 2026, jumlah projek dalam pembinaan bagi tujuh syarikat utama modul cahaya di China telah meningkat kepada 3.898 bilion yuan, meningkat lebih daripada 6 kali ganda berbanding tempoh yang sama empat tahun lalu (2022). Laporan penyelidikan Zhongyou Securities menyatakan bahawa pemain asing mendominasi 95% pasaran indium fosfida global, dengan jurang permintaan dan penawaran keseluruhan industri indium fosfida mendekati 70%, dan dijangka keadaan yang cerah akan berterusan hingga 2028.

Pada malam 16 Jun, Dongshan Precision mengumumkan bahawa ia bersetuju untuk anak syarikat sepenuhnya miliknya, Solx Photonics, dan anak syarikatnya membina projek pengembangan cip optik dan modul optik berkelajuan tinggi di Changzhou, dengan jumlah pelaburan keseluruhan sebanyak US$1.2 bilion, dan dana projek akan diperoleh secara self-financed oleh syarikat. Solx merupakan perusahaan terintegrasi secara vertikal yang memiliki kemampuan reka bentuk, pembuatan, pengepakan cip optik, serta pemasangan dan pengujian modul optik. Selepas Dongshan Precision mengambil alih Solx, ia secara efektif berpindah dari rantai pasaran pembuatan elektronik tradisional dan elektronik pengguna ke dalam elemen inti komunikasi optik AI.

Dari segi sumbangan kewangan, selepas penyatuan Solus, sumbangan keuntungan kepada Dongshan Precision jelas melebihi peratusan pendapatan. Pada tahun 2025 dan kuartal pertama 2026, peratusan pendapatan selepas penyatuan Solus masing-masing ialah 3.58% dan 16.02%, manakala peratusan keuntungan masing-masing mencapai 22.69% dan 52.92%. Ini menunjukkan bahawa perniagaan komunikasi optik tidak hanya tumbuh pantas, tetapi juga mempunyai keanjalan keuntungan yang tinggi. Inilah sebabnya Dongshan Precision bersedia mengalokasikan USD1.2 bilion untuk terus membuat pelaburan.

Sanan Optoelectronics membalas di platform interaktif pada 3 Jun: menyatakan bahawa teknologi pertumbuhan epitaksial InP, pembuatan cip, dan proses pengujian serta pembungkusan dalam negara adalah terdepan, serta telah memiliki kapasiti pengeluaran berskala besar untuk cip optik InP 6 inci. Syarikat ini juga menyatakan bahawa kapasiti teknologi optiknya ialah 2,750 keping/bulan, dengan fasa epitaksial utama telah diperluaskan hingga hampir 6,000 keping/bulan. Dari segi produk, dalam laporan tahunan 2025, Sanan Optoelectronics menyebut bahawa syarikat ini boleh menyediakan cip laser dan pengesan untuk modul optik, termasuk sumber cahaya CW, VCSEL, EML, dan PD, di mana cip optik untuk modul 400G dan 800G telah dihantar dalam jumlah besar, manakala cip optik untuk modul 1.6T telah dihantar kepada pelanggan untuk pengesahan sampel.

Di segi bahan, pada April tahun ini, Yunnan Germanium secara rasmi melancarkan "Projek Pembinaan Kepingan Kristal Tunggal Indium Fosfida Berkualiti Tinggi". Projek ini merancang untuk mengembangkan satu lini pengeluaran dengan kapasiti tahunan 300,000 keping (setara 4 inci, termasuk 6,000 keping 6 inci). Berdasarkan kapasiti sedia ada 150,000 keping/tahun, kapasiti keseluruhan akhirnya akan mencapai 450,000 keping/tahun, dengan tempoh pembinaan selama 18 bulan. Sementara itu, pengesahan industri dan pemasangan peralatan sedang dijalankan mengikut jadual, dan kapasiti akan dikeluarkan secara berperingkat mengikut kemajuan pembinaan.

Rantaian industri cip cahaya domestik sedang melengkapkan keseluruhan rantaian dari “pemasangan modul” kepada “bahan—epitaksi—cip—pengesanan dan pembungkusan—modul”.

Seperti yang diketahui umum, dalam bidang cip cahaya, CPO adalah "Holy Grail" industri. Namun, saat ini, kecepatan pelaksanaan CPO terus ditunda. Oleh itu, industri juga memiliki kebimbangan besar terhadap sektor komunikasi optik: jika CPO (optik yang dirangkaikan bersama) gagal dilaksanakan atau melemah di masa depan, adakah perusahaan modul optik masih memiliki potensi pertumbuhan?

Laporan optik terkini dari Morgan Stanley memberikan sanggahan yang sangat jelas. Morgan Stanley menunjukkan bahawa pelabur terlalu fokus pada titik masa "bilakah CPO akan digunakan", sambil mengabaikan pemboleh ubah asas—keperluan pertumbuhan bandwidth.

Sama ada pasaran akhirnya mengembangkan melalui optik boleh dicabut, NPO, CPO, OBO, atau arsitektur hibrid, permintaan akan bandwidth yang lebih tinggi harus terus mendorong peningkatan enjin optik, laser, dan kandungan berkaitan setiap GPU/ rak. Pandangan Morgan Stanley ialah bahawa bagaimana arsitektur berkembang hanyalah soal jalan, tetapi peningkatan besar dalam jumlah kandungan optik adalah pasti.

Apakah itu CPO, NPO, dan boleh dicabut?

Pluggable tradisional: Modul optik dipasang di panel depan suis, seperti USB, dan disambungkan ke cip suis dalaman (ASIC) melalui wayar tembaga.

NPO (Near-Package Optics): Memindahkan enjin cahaya ke dalam suis, berhampiran dengan cip suis, untuk memendekkan jarak wayar tembaga.

CPO (Co-Packaged Optics): Menyatukan cip optik dan cip pertukaran (atau GPU) secara langsung pada papan asas yang sama, menghilangkan sepenuhnya wayar tembaga jarak jauh, serta mengurangkan penggunaan kuasa dan latensi ke tahap minimum.

Saat ini, CPO memang menghadapi masalah kritikal seperti penyegelan yang sangat kompleks, kadar keberhasilan rendah, dan apabila satu komponen rosak, keseluruhan papan induk mungkin rosak seluruhnya (tidak boleh dibaiki / ketersediaan perkhidmatan lemah). Oleh itu, penyebaran luas CPO kemungkinan besar akan melambat. Namun, walaupun pasaran tidak menggunakan CPO dalam jangka pendek dan terus menggunakan modul optik yang boleh dicabut secara tradisional, atau mengambil "jalan campuran tembaga/CPO", jumlah enjin optik dan laser yang berkaitan dengan setiap pelayan AI dan setiap GPU masih meningkat secara besar-besaran.

Perdebatan mengenai CPO bukan sekadar perbezaan kedudukan pembungkusan, tetapi juga perbezaan jalan sumber cahaya. Inti CPO adalah meletakkan enjin cahaya sedekat mungkin dengan cip pertukaran atau cip pengiraan untuk memendekkan jarak penghantaran isyarat elektrik berkelajuan tinggi, mengurangkan penggunaan kuasa dan bottleneck bandwidth. Namun, industri sekarang belum mempunyai satu jawapan sumber cahaya yang tunggal.

Jalur yang kini mendapat perhatian utama terdiri daripada tiga jenis: SiPh + CW Laser (fotonik silikon + laser gelombang berterusan), VCSEL (laser pemancar permukaan rongga tegak), dan MicroLED (diod pemancar cahaya mikro). Perbezaan dalam tahap kematangan, kos, jarak, dan penggunaan kuasa antara jalur-jalur ini menentukan bahawa CPO kemungkinan besar tidak akan dilaksanakan dalam satu bentuk tunggal, tetapi akan membentuk pelbagai penyelesaian yang wujud serentak di pelbagai peringkat jarak dalam pusat data AI.

SiPh + CW Laser, atau "chip fotonik silikon + laser gelombang berterusan", merupakan penyelesaian dengan tahap kematangan teknologi paling tinggi, dengan jarak transmisi berkesan melebihi 1 kilometer, lebih sesuai untuk sambungan yang memerlukan bandwidth, jarak, dan kebolehpercayaan tinggi di pusat data, tetapi tekanan terhadap penggunaan kuasa peringkat sistem, penggabungan dan kos masih wujud.

Kelebihan VCSEL terletak pada kecekapan tenaga yang tinggi, kos yang rendah, kemampuan pengumpulan yang kuat, dan tahap kedewasaan teknologi yang tinggi, tetapi jarak berkesannya biasanya terhad kepada kurang daripada seratus meter, menjadikannya lebih sesuai untuk sambungan jarak pendek di dalam atau antara rak. Oleh itu, posisi VCSEL bukanlah untuk menggantikan SiPh + CW Laser, tetapi mungkin menjadi solusi pelengkap dalam skenario sambungan optik jarak pendek, kos rendah, dan kepadatan tinggi.

MicroLED pula lebih seperti solusi berpotensi untuk masa depan, dengan potensi latensi rendah, kos rendah, dan kecekapan tenaga tinggi, tetapi jarak berkesan lebih pendek dan tahap kematangan teknologi paling rendah. Ini adalah jalan "kuda hitam" yang mendapat perhatian besar dalam bidang optik interkonek dalam beberapa tahun terakhir. Syarikat permulaan cip silikon-fotonik seperti Ayar Labs sedang secara aktif menyelidiki pengenalan MicroLED yang asalnya digunakan dalam bidang paparan ke dalam interkonek optik rapat berdekatan di peringkat Chiplet. Ia terutamanya memanfaatkan siri LED berukuran sangat kecil (dalam ukuran mikrometer) sebagai sumber cahaya, yang diintegrasikan secara langsung di tepi atau substrat cip pengiraan (seperti GPU, HBM), dan menggerakkan MicroLED berkelip melalui isyarat elektrik untuk penghantaran data.

Dengan demikian, masa depan CPO kemungkinan besar bukan akan dimenangi oleh satu-satunya jalur sumber cahaya, tetapi akan membentuk struktur berlapis yang melibatkan pelbagai solusi seperti SiPh, VCSEL, dan MicroLED, yang disesuaikan dengan jarak berbeza, kepadatan bandwidth, dan batasan kos yang berbeza di dalam pusat data AI. Ini juga menunjukkan bahawa peningkatan kapasiti cip optik bukan sekadar bertaruh pada satu teknologi CPO tertentu, tetapi bertaruh pada peningkatan nilai keseluruhan dalam sistem sumber cahaya, enjin optik, paking dan ujian, serta bahan setelah kumpulan AI beralih dari sambungan elektrik kepada sambungan optik.

Dalam gelombang ekspansi global chip cahaya yang dinyalakan oleh kekuatan komputasi AI, tiada wilayah yang rela tertinggal: Amerika sedang membentuk semula rantai pembuatan tempatan melalui dasar dan modal raksasa, Jepang berpegang teguh melindungi sungai pertahanan bahan hulu, Eropah secara aktif mendorong pelaksanaan kejuruteraan integrasi heterogen silikon fotonik dan semikonduktor sebatian, manakala China menunjukkan ketahanan industri yang sangat kuat melalui kelajuan pelaksanaan lini pengeluaran yang menakutkan, skala projek sedang dibina, serta kemampuan perlahan-lahan meluas ke bahan hulu dan integrasi vertikal cip.

Secara lahiriah, ini adalah perlumbaan kapasiti pengeluar antara pembuat di Amerika, Jepun, Eropah, dan China; pada dasarnya, ini adalah pelaburan kolektif oleh rantai pasokan semikonduktor global terhadap “lebih banyak cahaya” selepas pusat data AI berpindah dari ekspansi kuasa pengiraan kepada ekspansi bandwidth.

Perlumbaan senjata di era foton telah memasuki peringkat puncak.

Artikel ini berasal daripada akaun微信公众号 “Semikonduktor Industri Pemantauan” (ID: icbank), penulis: Du Qin DQ