Expansão global de chips ópticos impulsionada pela demanda de data centers de IA

Não se pode negar que a demanda por chips de luz está muito alta.

Nos últimos dias, a cadeia de fornecimento global de chips fotônicos registrou uma série intensa de ações de expansão, acordos de longo prazo, investimentos e vinculação da cadeia de suprimentos: Coherent está expandindo a linha de produção de semicondutores compostos InP de 6 polegadas em Sherman, Texas; Nokia está ampliando a capacidade avançada de teste e embalagem de chips fotônicos em Allentown, Pensilvânia, EUA; a japonesa JX Advanced Metals planeja investir até 120 bilhões de ienes para aumentar a capacidade de substratos InP em 7 a 10 vezes; IQE e Tower Semiconductor firmaram um acordo de fornecimento de vários anos para epilayers InP; e a Solar Optical, subsidiária da Dongshan Precision na China, também anunciou um projeto de expansão de chips fotônicos e módulos ópticos de alta velocidade em Changzhou, com investimento total de US$ 1,2 bilhão.

Uma corrida produtiva em torno da capacidade de interconexão óptica de data centers de IA já começou.

Primeiro, vamos analisar as ações de expansão dos Estados Unidos.

Em 16 de junho, a Coherent anunciou que assinou uma carta de intenção para receber até US$ 50 milhões em financiamento direto do Departamento de Comércio dos EUA, conforme a Lei de Chips e Ciência, para expandir sua fábrica líder mundial de semicondutores de fosfeto de índio (InP) de 6 polegadas em Sherman, Texas. No dia seguinte ao anúncio, a Coherent realizou a cerimônia de início das obras de expansão na fábrica de Sherman, Texas. A Coherent destacou que este local possui a primeira e atualmente a maior plataforma de fabricação de 6 polegadas InP do mundo. Após a expansão, o espaço de fabricação da fábrica dobrará e a capacidade de produção de wafers aumentará em quatro vezes.

É importante notar que o fundador e CEO da NVIDIA, Jensen Huang, compareceu pessoalmente à cerimônia da Coherent e subiu ao palco junto com o novo CEO da Coherent, Jim Anderson. A NVIDIA já havia anunciado anteriormente um investimento estratégico de US$ 2 bilhões na Coherent para garantir a capacidade futura de seus lasers, motores ópticos e módulos ópticos mais avançados. Huang discursou no local: “A IA é impulsionada pelo poder de processamento, mas a escalabilidade é limitada pela conexão, e a fábrica Sherman é o local onde esses ‘tecidos nervosos de conexão’ são construídos.”

Fonte da imagem: techpowerup

A Nvidia já incorporou a "luz" na cadeia de suprimentos de infraestrutura de IA com capital. Já em março deste ano, a Nvidia anunciou investimentos de US$ 2 bilhões cada na Coherent e na Lumentum, juntamente com compromissos de compra por vários anos e direitos futuros de capacidade/acesso para lasers avançados, produtos de rede óptica, P&D e expansão da capacidade de fabricação nos EUA.

A Lumentum também é uma peça essencial no cenário de expansão de chips ópticos nos Estados Unidos. Em março, a Lumentum anunciou a construção de uma nova fábrica avançada de lasers em Greensboro, Carolina do Norte, nos Estados Unidos. A fábrica, com área de aproximadamente 240.000 pés quadrados, focará na produção de dispositivos ópticos de fosfeto de índio (InP) para grandes centros de dados de IA globais. Em maio, a AIXTRON anunciou a obtenção de múltiplos pedidos de sistemas G10-AsP MOCVD da Lumentum. A ação da Lumentum subiu 769% no último ano.

Também em 16 de junho, a Nokia anunciou que expandirá suas capacidades avançadas de teste e embalagem de chips fotônicos em Allentown, Pensilvânia, nos Estados Unidos, integrando ainda mais os chips fotônicos em módulos ópticos utilizáveis em infraestruturas de IA e comunicação. A Nokia afirmou que essa instalação é uma das poucas nos Estados Unidos com essa capacidade, e após a expansão, a produção poderá aumentar até dez vezes o nível atual, com previsão de capacidade comercial disponível até o final do terceiro trimestre de 2026.

A Nokia complementa a capacidade de embalagem e teste de chips fotônicos e modularidade, a Coherent complementa a capacidade de fabricação frontal de dispositivos fotônicos InP, e os investimentos anteriores da Nvidia na Coherent e na Lumentum equivalem a garantir antecipadamente financiamento, encomendas e capacidade para fornecedores-chave de lasers e redes ópticas. Os Estados Unidos estão integrando a interconexão óptica dos data centers de IA ao sistema nacional de fabricação de semicondutores.

O Japão complementa a área de materiais da cadeia de suprimentos, que também é uma área na qual o Japão tem sido tradicionalmente forte no setor de semicondutores.

Em 16 de junho, a japonesa JX Advanced Metals, um dos dois principais produtores mundiais de substratos InP, anunciou que planeja investir até 120 bilhões de ienes nos próximos quatro anos para expandir a capacidade de produção de substratos InP. Somados aos investimentos anteriormente anunciados, o investimento total da empresa na construção de capacidade InP alcançará cerca de 150 bilhões de ienes. Esses investimentos permitirão que a capacidade da empresa aumente de 7 a 10 vezes.

A JX Advanced Metals tem produzido substratos de arsenieto de índio desde os anos 80. No ano fiscal de 2025, a empresa investiu 25 bilhões de ienes para aumentar a capacidade desse material. Segundo a empresa de pesquisa Indian Ocean Research, espera-se que o mercado global de wafers de arsenieto de índio alcance US$ 507,21 milhões até 2034, quase o triplo do valor de 2025. Atualmente, a JX Advanced Metals e sua concorrente Sumitomo Electric ocupam cerca de 40% do mercado cada uma.

Na Europa, também houve várias ações-chave.

Quando o mercado discute comunicações ópticas, frequentemente coloca "fotônica de silício" e "InP" em oposição: como se, com a adoção da fotônica de silício, o InP fosse substituído. Somado à anterior litigação de propriedade intelectual (IP) entre IQE e Tower Semiconductor, isso reforça essa percepção. No entanto, o caminho industrial real é mais complexo, o que pode ser observado nas ações da IQE e da Tower.

Em 15 de junho, a IQE firmou um acordo de fornecimento de vários anos de substratos epitaxiais de InP com a Tower Semiconductor, apoiando a expansão em escala de produção da plataforma de fotônica em silício da Tower em direções como transceptores intercambiáveis de 200 Gb por canal, moduladores de próxima geração de 400 Gb por canal e comutação óptica. O acordo estabelece que, no primeiro ano, a Tower fará uma promessa mínima de compra, e a IQE fará uma promessa correspondente de fornecimento, seguida por compromissos mínimos de compra subsequentes. Isso também reflete uma tendência: a próxima geração de plataformas de fotônica em silício não está totalmente se afastando dos materiais III-V, mas sim exigindo a integração de componentes de alto desempenho de InP em plataformas de fotônica em silício maduras. A fotônica em silício assume a integração em larga escala, compatibilidade com processos CMOS e fabricação baseada em plataforma, enquanto o InP continua desempenhando funções-chave como fontes de luz de alto desempenho, modulação e conversão optoeletrônica.

De acordo com outro acordo, a Tower também concederá à IQE uma licença global isenta de royalties para patentes de silício poroso. Anteriormente, as duas empresas estavam envolvidas em uma disputa de propriedade intelectual, e a Tower resolverá esse problema por meio de um acordo, encerrando todas as ações judiciais.

Na demonstração financeira do primeiro trimestre de 2026, divulgada pela Tower em 13 de maio deste ano, foi indicado que a empresa está implementando um plano agressivo de expansão da capacidade de produção de fotônica em silício em múltiplas fábricas, com o objetivo de aumentar a capacidade mensal de produção de wafers de fotônica em silício para mais de cinco vezes o nível de fim de 2025 até o final de 2026. Além disso, a Tower anunciou ter assinado contratos de fornecimento a longo prazo para fotônica em silício em 2027 com vários clientes principais, com um valor total de até US$ 1,3 bilhão, e já recebeu adiantamentos de US$ 290 milhões dos clientes no primeiro trimestre de 2026. Com a chegada progressiva de equipamentos em múltiplas fábricas, o investimento total global da Tower em processos, equipamentos e embalagem relacionados à fotônica em silício acumulará aproximadamente US$ 920 milhões.

Em março de 2026, a ST anunciou que está considerando a expansão modular em Crolles, França, com o objetivo de quadruplicar a capacidade de fotônica em silício de 300 mm até 2027 e planejar expansões adicionais para 2028. Além disso, o projeto recebe suporte do programa europeu de cadeia de suprimentos soberana. A plataforma de processo de fotônica em silício PIC100 da ST, baseada na linha de wafers de 300 mm, já entrou na fase de produção em massa global para os principais fornecedores de nuvem, sendo utilizada principalmente nos chips centrais de transceptores ópticos de 800G e 1,6T.

Em 2 de junho, a fabricante sueca de chips Sivers Semiconductors (especializada em matrizes de lasers de alta potência e múltiplos comprimentos de onda) estabeleceu uma parceria estratégica profunda com a gigante americana de fabricação contratada GlobalFoundries, visando o desenvolvimento de soluções ópticas de próxima geração para infraestrutura de data centers de IA. Especificamente, as matrizes avançadas de lasers da Sivers serão integradas diretamente na plataforma de fotônica em silício da GlobalFoundries.

No âmbito nacional, o setor de chips de luz está ainda em plena expansão.

De acordo com estatísticas setoriais do Securities Times - Data Treasure, até o primeiro trimestre de 2026, o valor total dos projetos em construção das sete principais empresas chinesas listadas de módulos ópticos aumentou para 3,898 bilhões de yuans, um aumento de mais de seis vezes em comparação com o mesmo período de quatro anos atrás (2022). A China Post Securities apontou em seu relatório de pesquisa que as grandes empresas estrangeiras representam 95% do mercado global de fosfeto de índio, com uma lacuna de oferta e demanda geral no setor de fosfeto de índio próxima a 70%, e espera-se que o alto nível de atividade se mantenha até 2028.

Na noite de 16 de junho, a Dongshan Precision anunciou que aprovou a expansão do projeto de chips ópticos e módulos ópticos de alta velocidade em Changzhou, por meio de sua subsidiária integral Soluxia Optoelectronics e suas subsidiárias, com um investimento total de US$ 1,2 bilhões, financiado por recursos próprios da empresa. A Soluxia é uma empresa verticalmente integrada com capacidades de design, fabricação, encapsulamento de chips ópticos, montagem e teste de módulos ópticos. Após a aquisição da Soluxia, a Dongshan Precision ingressou nos componentes centrais da comunicação óptica para IA, saindo da cadeia tradicional de fabricação eletrônica e eletrônicos de consumo.

Do ponto de vista da contribuição financeira, após a consolidação da Source, a contribuição para o lucro da Dongshan Precision já superou claramente sua participação na receita. No ano de 2025 e no primeiro trimestre de 2026, a participação da Source na receita após consolidação foi de 3,58% e 16,02%, respectivamente, enquanto a participação no lucro atingiu 22,69% e 52,92%. Isso indica que o negócio de comunicação óptica não só cresce rapidamente, mas também apresenta forte elasticidade de lucro. É por isso que a Dongshan Precision está disposta a investir mais 1,2 bilhão de dólares.

A Sanan Optoelectronics respondeu na plataforma de interação em 3 de junho: afirmou que possui tecnologia líder no país em crescimento epitaxial de InP, fabricação de chips e processos de encapsulamento e teste, e já possui capacidade de produção em massa de chips ópticos InP de 6 polegadas. A empresa informou que sua capacidade de produção de tecnologia óptica é de 2.750 wafers/mês, com a etapa central de epitaxia já expandida para quase 6.000 wafers/mês. Em termos de produtos, no relatório anual de 2025, a Sanan Optoelectronics mencionou que fornece lasers e chips detectores, incluindo fontes ópticas CW, VCSEL, EML e PD, para módulos ópticos, sendo que os chips ópticos para módulos de 400G e 800G já estão em produção em massa, e os chips ópticos para módulos de 1,6T já foram enviados aos clientes para validação.

No segmento de materiais, em abril deste ano, Yunnan Germanium iniciou oficialmente o "Projeto de Construção de Linha de Produção de Cristais Únicos de Fosfeto de Índio de Alta Qualidade". O projeto prevê a expansão de uma linha de produção com capacidade anual de 300 mil peças (equivalente a 4 polegadas, incluindo 6.000 peças de 6 polegadas). Com base na capacidade atual de 150 mil peças/ano, a capacidade total final será de 450 mil peças/ano, com um período de construção de 18 meses. Atualmente, as validações setoriais e a instalação de equipamentos estão sendo realizadas conforme o planejado, e a capacidade será liberada progressivamente à medida que a construção avança.

A cadeia de suprimentos de chips de luz na China está sendo completada da "montagem de módulos" para toda a cadeia: "materiais—epitaxia—chips—empacotamento e teste—módulos".

Sabe-se amplamente que, no campo dos chips de luz, o CPO é o “Santo Graal” da indústria. No entanto, atualmente, a implementação do CPO tem sido constantemente adiada. Por isso, a indústria também tem uma grande preocupação com o setor de comunicação óptica: se o CPO (óptica co-empacotada) demorar ainda mais para ser implementado ou se mostrar fraco, as empresas de módulos ópticos perderão sua potencialidade de crescimento?

O mais recente relatório óptico do Morgan Stanley oferece uma refutação muito clara. O Morgan Stanley aponta que os investidores estão se concentrando excessivamente no momento “quando usar CPO”, ignorando a constante subjacente — a demanda por crescimento de largura de banda.

Independent of whether the market ultimately scales through pluggable optics, NPO, CPO, OBO, or hybrid architectures, the demand for higher bandwidth should continue to drive increased adoption of optical engines, lasers, and related components per GPU/rack. Morgan Stanley’s view is that the evolution of architecture is merely a matter of path, but the overall surge in optical content is certain.

O que são CPO, NPO e plugável?

Tradicional plugável: os módulos ópticos são inseridos no painel frontal do switch, como um pen drive, e conectados ao chip de comutação interno (ASIC) por meio de cabos de cobre.

NPO (Optical Packaging Near): Mover o motor óptico para dentro do switch, próximo ao chip de comutação, reduzindo a distância dos fios de cobre.

CPO (Optical Co-Packaging): integra diretamente o chip óptico e o chip de comutação (ou GPU) no mesmo substrato, eliminando completamente os fios de cobre de longa distância e reduzindo ao mínimo o consumo de energia e a latência.

Atualmente, o CPO apresenta problemas críticos, como embalagem extremamente complexa, baixa taxa de rendimento e o risco de que, se um único componente falhar, toda a placa-mãe possa ser descartada (manutenção inviável / baixa servicabilidade). Por isso, a adoção em larga escala do CPO provavelmente desacelerará. Mas mesmo que o mercado não adote o CPO no curto prazo e continue usando módulos ópticos removíveis tradicionais ou adote uma “abordagem híbrida cobre/CPO”, o número de motores ópticos e lasers por servidor de IA e por GPU ainda aumentará significativamente.

A controvérsia sobre o CPO não é apenas sobre a localização do encapsulamento, mas também sobre a escolha da fonte de luz. A essência do CPO é posicionar o motor óptico o mais próximo possível do chip de comutação ou do chip de computação, para reduzir a distância de transmissão de sinais elétricos de alta velocidade, diminuindo o consumo de energia e os gargalos de largura de banda. No entanto, atualmente, a indústria ainda não possui uma única solução para a fonte de luz.

As rotas atualmente mais destacadas são principalmente três: SiPh + CW Laser (fotônica de silício + laser de onda contínua), VCSEL (laser de emissão de superfície de cavidade vertical) e MicroLED (micro-LED). As diferenças em maturidade, custo, distância e consumo de energia entre essas rotas determinam que a CPO provavelmente não será implementada em uma única forma, mas sim que múltiplas soluções coexistirão em diferentes níveis de distância dentro dos data centers de IA.

A solução SiPh + CW Laser, ou “chip de fotônica em silício + laser de onda contínua”, possui o maior nível de maturidade tecnológica, com distância de transmissão eficaz superior a 1 km, sendo mais adequada para conexões em data centers que exigem alta largura de banda, distância e confiabilidade; no entanto, ainda persistem desafios relacionados ao consumo de energia no nível do sistema, acoplamento e empacotamento, bem como pressões de custo.

As vantagens do VCSEL incluem alta eficiência energética, baixo custo, forte capacidade de array e alto grau de maturidade tecnológica, mas sua distância efetiva geralmente é limitada a menos de cem metros, tornando-o mais adequado para interconexões de curta distância dentro ou entre gabinetes. Portanto, o papel do VCSEL não é substituir o SiPh + Laser CW, mas sim atuar como uma solução complementar em cenários de interconexão óptica de curta distância, baixo custo e alta densidade.

O MicroLED é mais uma solução potencial voltada para o futuro, com potencial de baixa latência, baixo custo e alta eficiência energética, mas com distância eficaz mais curta e menor maturidade tecnológica. É a rota "cavalo negro" que tem chamado muita atenção no campo da interconexão óptica nos últimos anos. Empresas startups de chips de fotônica silício, como a Ayar Labs, estão ativamente explorando a introdução do MicroLED, originalmente usado em displays, em interconexões ópticas de alta densidade de nível Chiplet. Ele utiliza principalmente arrays de LEDs de tamanho extremamente pequeno (na escala de micrômetros) como fontes de luz, integradas diretamente na borda ou substrato de chips de computação (como GPU, HBM), transmitindo dados por meio da excitação direta dos MicroLEDs por sinais elétricos.

Assim, é evidente que, no futuro, o CPO provavelmente não será dominado por uma única tecnologia de fonte de luz, mas sim por uma estrutura hierárquica coexistente de múltiplas soluções — como SiPh, VCSEL e MicroLED — adaptadas às diferentes distâncias, densidades de largura de banda e restrições de custo dentro dos data centers de IA. Isso também reforça que a expansão da produção de chips fotônicos não se trata simplesmente de apostar em uma única tecnologia CPO, mas sim em apostar no aumento do valor total de toda a cadeia — fontes de luz, módulos ópticos, embalagem e testes, e materiais — à medida que os clusters de IA evoluem da interconexão elétrica para a interconexão óptica.

Nesta onda global de expansão de chips de luz impulsionada pela capacidade de IA, nenhuma região está disposta a ficar para trás: os Estados Unidos estão reestruturando sua cadeia de fabricação local por meio de políticas e capital de gigantes, o Japão está defendendo ferozmente sua barreira de materiais upstream, a Europa está promovendo ativamente a implementação engenharia de integração heterogênea de fotônica de silício e semicondutores compostos, enquanto a China demonstra uma forte resiliência industrial por meio de sua velocidade impressionante na implementação de linhas de produção, escala de projetos em construção e capacidade crescente de expandir para materiais upstream e integração vertical de chips.

Superficialmente, trata-se de uma corrida de capacidade entre fabricantes dos EUA, Japão, Europa e China; em essência, trata-se de uma aposta coletiva da cadeia global de semicondutores por “mais luz”, após os data centers de IA passarem da expansão de poder de processamento para a expansão de largura de banda.

A corrida armamentista da era dos fótons já entrou em fase acirrada.

Este artigo é do número de identificação “icbank” do WeChat Official Account “Semiconductor Industry Watch”, autor: Du Qin DQ