TSMC memimpin dalam bidang optical co-packaging (CPO) untuk pusat data, dan switch CPO berdasarkan teknologi TSMC dari Broadcom dan NVIDIA telah dihantar sampel atau dihantar kepada pelanggan.

Penulis artikel, sumber: Wall Street Journal

Dalam pertandingan "Co-Packaged Optics (CPO)" di pusat data semasa, TSMC telah memperoleh keunggulan berdasarkan kemajuan produk Broadcom dan NVIDIA. Sementara itu, Samsung mungkin akan meletakkan semua taruhan pada peringkat seterusnya.

Pada 12 Julai, institusi PhotonCap menerbitkan artikel kajian lapangan yang menunjukkan bahawa CPO yang ditujukan kepada switch telah secara rasmi berpindah dari peringkat pengesahan teknikal ke peringkat pelaksanaan pelanggan.

Kemampuan manufaktur dan pengepakan canggih TSMC di lintasan ini telah diverifikasi oleh projek komersial terkemuka pertama. Namun, medan pertempuran masa depan jauh lebih kompleks daripada CPO suis semasa ini.

Apabila optikal I/O (antaramuka interkoneksi cahaya) meresap ke dalam paket yang mengandungi cip komputasi heterogen (XPU) dan memori berpemandu tinggi (HBM), siapa yang menguasai rekabentuk kolaboratif ketiga-tiga elemen ini akan membentuk semula dimensi persaingan seluruh industri.

Pada 9 Julai, Wakil Presiden Tinggi Samsung Electronics, Won-Kyoung Choi, mengumumkan di Nano Korea bahawa syarikat sedang membangunkan pakej canggih 2.xD yang bertujuan menggabungkan HBM, cip logik, dan cip fotonik silikon dalam satu pakej. Arah ini menargetkan I/O optik untuk pakej komputasi AI masa depan.

Sekarang TSMC memimpin dalam "CPO switch"

Di pasaran CPO semasa, TSMC adalah pemimpin tanpa perdebatan.

Kajian menunjukkan bahawa Broadcom telah menghantar contoh suis pertukaran Ethernet CPO 102.4Tbps berdasarkan platform COUPE (Compact Universal Photonic Engine) TSMC kepada pelanggan awal.

Sementara itu, switch foton Quantum-X daripada NVIDIA telah mula dihantar, dan switch foton Ethernet Spectrum-X telah memasuki peringkat pengeluaran, dengan pengguna awal termasuk CoreWeave, Lambda, dan Oracle.

Ciri sepunya generasi produk ini ialah enjin optik ditempatkan berdekatan dengan ASIC suis (integrated sirkuit khas). Asas pembuatan utamanya ialah teknologi silikon fotonik matang TSMC dan kemampuan penimbunan SoIC 3D.

Dalam arsitektur ini, fokus persaingan ialah penumpukan dan pengikatan litar terpadu fotonik (PIC) dengan litar terpadu elektronik (EIC), serta integrasi mereka ke dalam pembungkusan suis. Pada peringkat ini, HBM bukan komponen yang diperlukan.

Sebaliknya, peta jalan “penyelesaian CPO serba ada (turnkey)” yang diumumkan Samsung bertujuan pada tahun 2029. Jika diukur berdasarkan jumlah penghantaran CPO suis semasa dan pengesahan pelanggan, Samsung belum mencapai ritma komersial yang sepadan dengan TSMC.

Kekhawatiran penggunaan kuasa mendorong enjin optik untuk mendekati cip komputasi

Alasan utama mengapa I/O optik perlu berpindah dari peringkat papan (board-level) tradisional ke dalam paket adalah penggunaan tenaga.

Bahan pameran yang disiapkan oleh Samsung Foundry untuk OECC 2026 mengungkapkan satu tangga penting:

Apabila modul optik yang boleh dicabut dipasang pada peringkat papan, tenaga per bit adalah sekitar 10pJ;
Apabila enjin optik diletakkan di atas substrat berdekatan dengan suis, penggunaan tenaga turun kepada kira-kira 5pJ;
Jika I/O optik dipertingkatkan lebih jauh ke lapisan perantara (interposer) berhampiran XPU, penggunaan tenaga boleh dikurangkan secara besar-besaran kepada sekitar 2pJ.

Logik utama perubahan ini ialah "mengurangkan jarak penghantaran isyarat elektrik". Semakin hampir enjin optik dengan cip pengiraan, semakin pendek rantai elektrik, dan semakin kurang penyesuaian isyarat yang diperlukan untuk mengimbangi kehilangan laluan papan dan penyambung.

Oleh itu, pengemasan canggih menjadi elemen kunci dalam menukar "kelebihan kuasa fizikal" menjadi "kelebihan produk komersial". Ini tidak bermaksud CPO akan segera menggantikan modul optik yang boleh dicabut; kedua-duanya akan wujud secara bersamaan dalam jangka panjang, mengikut jarak transmisi dan bajet kuasa yang berbeza.

Namun, ramalan data Samsung mengungkapkan bahawa pasaran optik boleh dicabut akan mengalami pertumbuhan tahunan melebihi 25%, manakala pasaran CPO pula mengalami pertumbuhan tahunan melebihi 150%. Modal dan sumber penyelidikan & pembangunan sedang mengalir deras ke arah struktur optik berintegrasi tinggi.

Dua struktur CPO, persaingan tidak sejajar antara Samsung dan TSMC

Menggabungkan “CPO switch” dengan “XPU-HBM optical I/O” akan meremehkan secara serius kompleksiti persaingan pada peringkat seterusnya. Sebenarnya, ini adalah dua架构 yang berbeza sepenuhnya:

Jenis pertama ialah “CPO switch” yang menjadi arus utama semasa ini. Enjin optik diletakkan bersebelahan dengan ASIC switch, dan produk dari Broadcom dan NVIDIA termasuk dalam kategori ini. Ia menyelesaikan masalah kuasa sambungan dan integriti isyarat dalam skenario pertukaran bandwidth tinggi. Kekuatan TSMC terletak pada teknologi silikon fotonik, pengikatan canggih, dan integrasi pembungkusan switch.

Jenis kedua ialah paket I/O optik yang ditujukan untuk sistem "XPU-HBM". Strukturnya ialah menempatkan XPU (atau GPU), HBM, serta enjin optik yang mengandungi PIC dan EIC secara serentak di atas interposer. Pada masa ini, I/O optik bukan lagi komponen luaran suis, tetapi benar-benar menjadi sebahagian daripada "paket pengiraan".

Pengemasan canggih 2.xD yang dicadangkan oleh pengurus Samsung baru-baru ini secara tepat menargetkan arah ini. Rancangan ini merancang untuk menggabungkan HBM, cip logik, dan cip fotonik silikon dalam satu pengemasan, serta memperluas kemampuan pengemasan sistem melalui lapisan penyaluran semula peringkat panel (RDL) untuk mengatasi permintaan throughput bandwidth besar-besaran dari pusat data AI.

Bagi pelabur, logik persaingan antara dua arsitektur ini sangat berbeza: yang pertama menguji proses pembuatan dan pembungkusan tunggal; manakala yang kedua memerlukan pengoptimuman bersama mendalam antara pengiraan, memori, optik, dan pembungkusan sejak "peringkat reka bentuk awal".

Kartu truf Samsung dan batasan realiti kecekapan pelbagai cip

Kelebihan pembezahan utama Samsung terletak pada peta perniagaan "tiga dalam satu"nya, yang secara serentak memiliki HBM, perniagaan pengilangan cip logik, dan platform cahaya silikon.

TSMC, walaupun memiliki kemampuan terkemuka dalam penggantian logik, teknologi silikon fotonik, dan pembungkusan CoWoS, tidak menghasilkan HBM sendiri.

Samsung telah berjaya menghubungkan HBM dengan kemampuan fabrikasi wafer melalui dasar SF4 dan membina platform silikon optik sendiri. Ini bermakna, Samsung secara teori boleh menyelesaikan reka bentuk bersama HBM interface, logik I/O, enjin optik, dan pengurusan haba di dalam negara tanpa bergantung kepada pembekal storan luar.

2.xD menghadapi ujian “kelulusan multi-die” yang sangat ketat. Apabila cip logik, HBM, PIC, EIC, dan interposer dimasukkan ke dalam satu paket yang sama, kegagalan mana-mana komponen akan menyebabkan keseluruhan paket yang mahal itu dibuang.

Peningkatan jumlah cip, luas pembungkusan, dan kompleksiti pengikatan sedang memperbesar tekanan terhadap kadar keberhasilan dan risiko kos secara berlipat ganda.

Sementara itu, pesaing tidak duduk diam. TSMC sedang memajukan integrasi COUPE dengan pembungkusan CoWoS, menghubungkan HBM melalui ekosistem luar yang matang.

Di sisi lain, raksasa penyimpanan SK Hynix juga sedang giat memperkuat kemampuan pengepakan canggih, dengan pabrik pengepakan canggihnya di Indiana, Amerika Serikat, yang berinvestasi sebesar US$3.87 bilion, dijadwalkan mulai produksi massal pada 2028, serta telah memasukkan CPO ke dalam peta pengembangan teknologi sistem memori.

Kolaborasi silang di bidang optik, memori, dan pembungkusan sedang menjadi titik fokus bersama keseluruhan rantai industri.

Pesanan adalah satu-satunya ukuran kejayaan atau kekalahan

TSMC memenangi putaran pertama CPO switch, dengan keunggulannya berdasarkan sampel pelanggan sebenar, penghantaran produk, dan kemajuan pengeluaran berskala besar.

Sementara itu, Samsung sedang mempertaruhkan pertempuran seterusnya: mencuba memanfaatkan keupayaan integrasi menegaknya dalam HBM, logik, dan fotonik silikon untuk melepasi pesaing dalam bidang pengemasan komputasi AI.

Namun, pasaran tidak seharusnya menganggap "peta jalan teknikal" sebagai "parit perniagaan".

Dalam 12 bulan ke depan, satu-satunya isyarat paling penting untuk dipantau ialah: adakah pesanan reka bentuk pelanggan bernama yang secara jelas meminta HBM, cip logik, dan optical I/O diikat dalam satu paket yang sama untuk dikerjakan oleh Samsung?

Jika pesanan ini dilaksanakan, "Trinitas" Samsung akan berubah daripada aset kertas menjadi alat perniagaan yang sebenar.

Jika tidak dapat ditepati dengan segera, maka laluan fleksibel yang dibina oleh TSMC berdasarkan proses unggul dan ekosistem HBM luaran masih akan menjadi pilihan paling selamat untuk raksasa AI.