Глобальное расширение оптических чипов, обусловленное спросом на центры обработки данных с ИИ

Нельзя не отметить, что спрос на оптические чипы чрезвычайно высок.

В последние дни в глобальной цепочке поставок оптических чипов произошла серия интенсивных действий по расширению производства, заключению долгосрочных соглашений, инвестициям и укреплению цепочек поставок: Coherent расширяет производственную линию по выпуску 6-дюймовых композитных полупроводников InP в Шермане, Техас; Nokia расширяет мощности по передовому тестированию и упаковке фотонных чипов в Аллентауне, Пенсильвания, США; японская JX Advanced Metals планирует инвестировать до 120 млрд иен для увеличения мощностей по производству подложек InP в 7–10 раз; IQE заключила многолетнее соглашение с Tower Semiconductor о поставках эпитаксиальных пластин InP; китайская Soress Optoelectronics, дочерняя компания Dongshan Precision, также объявила о запуске проекта по расширению производства оптических чипов и высокоскоростных оптических модулей в Чанчжоу с общим объемом инвестиций 1,2 млрд долларов США.

Развернулась гонка за производственными мощностями в области оптической интерконнекции для ИИ-центров обработки данных.

Сначала рассмотрим действия по расширению производства в США.

16 июня Coherent объявила, что подписала соглашение о намерениях получить от Министерства торговли США прямое финансирование в размере до 50 миллионов долларов США в рамках Закона о чипах и науке для расширения своего мирового лидирующего завода по производству полупроводников из фосфида индия (InP) диаметром 6 дюймов в Шермане, Техас. Непосредственно после объявления на следующий день Coherent провела церемонию закладки фундамента для расширения на заводе в Шермане, Техас. Coherent подчеркнула, что этот объект обладает первой в мире и крупнейшей в настоящее время производственной платформой 6-дюймовых InP. После завершения расширения производственные площади завода удвоятся, а производительность в виде wafer увеличится в четыре раза.

Стоит отметить, что основатель и генеральный директор NVIDIA Хуан Ренъюнь лично присутствовал на церемонии Coherent и выступил на одной сцене с новым генеральным директором Coherent Джимом Андерсоном. Ранее NVIDIA объявила о стратегических инвестициях в Coherent в размере 2 миллиардов долларов США для обеспечения будущих мощностей по производству самых передовых лазеров, оптических двигателей и оптических модулей. Хуан Ренъюнь выступил с речью на месте: «ИИ работает на вычислительной мощности, но масштабирование блокируется связью, а завод Шермана — это место, где создаются эти „нейронные ткани соединений“».

Источник изображения: techpowerup

Nvidia уже вложила капитал в «свет» как часть инфраструктуры ИИ. Еще в марте этого года Nvidia объявила о инвестициях в Coherent и Lumentum по 2 миллиарда долларов США каждая, а также о долгосрочных обязательствах по закупкам, правах на будущие мощности и доступе для развития передовых лазеров, продуктов оптических сетей, исследований и разработок, а также расширения производственных мощностей в США.

Lumentum также является важной частью плана расширения производства американских оптических чипов. В марте Lumentum объявила о строительстве нового завода по производству передовых лазеров в Гринсборо, Северная Каролина, США. Площадь завода составляет около 240 000 квадратных футов, и его основное направление — производство индийфосфидных (InP) оптических компонентов для крупных мировых центров обработки данных ИИ. В мае AIXTRON объявила о получении заказа от Lumentum на несколько систем G10-AsP MOCVD. За последний год акции Lumentum выросли на 769%.

Также 16 июня Nokia объявила о расширении возможностей передового тестирования и упаковки фотонных чипов в Аллентауне, Пенсильвания, США, путем дальнейшей упаковки фотонных чипов в оптические модули, пригодные для использования в инфраструктуре ИИ и связи. Nokia отметила, что этот объект является одним из немногих в США, обладающих подобными возможностями; после расширения производственная мощность может увеличиться до 10 раз по сравнению с текущим уровнем, и коммерчески доступная мощность ожидается к концу третьего квартала 2026 года.

Nokia дополняет способности по упаковке и тестированию фотонных чипов и модульности, Coherent — передними процессами производства фотонных компонентов на InP, а ранее сделанные Nvidia инвестиции в Coherent и Lumentum эквивалентны предварительному обеспечению финансирования, заказов и производственных мощностей для ключевых поставщиков лазеров и оптических сетей. США включают оптические межсоединения в AI-центры обработки данных в национальную систему полупроводникового производства.

Япония заполняет нишу в области сырьевых материалов, что также является областью, в которой Япония традиционно сильна в полупроводниковой индустрии.

16 июня японская компания JX Advanced Metals, один из двух мировых лидеров по производству подложек InP, объявила о планах инвестировать до 120 миллиардов иен в течение следующих четырех лет для расширения производственных мощностей по подложкам InP. В совокупности с ранее объявленными инвестициями общие вложения компании в строительство мощностей по производству InP достигнут примерно 150 миллиардов иен. Эти инвестиции позволят увеличить производственные мощности компании в 7–10 раз.

JX Advanced Metals с 1980-х годов производит подложки из фосфида индия. В финансовом году 2025 года компания инвестировала 25 миллиардов иен в увеличение мощностей по производству этого материала. Согласно отчету компании India Strait Research, к 2034 году глобальный рынок фосфидиндиевых вайфлов достигнет 507,21 миллиона долларов США, что почти в три раза больше, чем в 2025 году. В настоящее время JX Advanced Metals и ее конкурент Sumitomo Electric занимают по 40% рынка.

В Европе также произошло несколько ключевых действий.

При обсуждении рынка оптоволоконной связи часто противопоставляют «кремниевую фотонику» и «InP»: будто после распространения кремниевой фотоники InP будет заменен. Это восприятие усиливается из-за предыдущего судебного разбирательства между IQE и Tower Semiconductor по вопросам интеллектуальной собственности (IP), что заставляет еще больше склоняться к такому мнению. Однако реальные промышленные пути гораздо сложнее, что можно понять, взглянув на действия IQE и Tower.

15 июня IQE заключила многолетнее соглашение о поставках InP-эпитаксиальных пластин с Tower Semiconductor, что поддерживает масштабирование производства на платформе кремниевой фотоники Tower в направлениях, таких как сменные трансиверы по 200 Гб/канал, модуляторы следующего поколения по 400 Гб/канал и оптические переключатели. Соглашение предусматривает, что Tower обязуется сделать минимальные закупки в первый год, а IQE — обеспечить соответствующие поставки, после чего будут установлены минимальные объемы закупок. Это также отражает тренд: следующее поколение платформ кремниевой фотоники не отказывается полностью от III-V материалов, а требует интеграции высокопроизводительных InP-компонентов в зрелую платформу кремниевой фотоники. Кремниевая фотоника отвечает за масштабную интеграцию, совместимость с технологией CMOS и платформенную производство, в то время как InP продолжает выполнять ключевые функции, такие как генерация высокопроизводительного света, модуляция и фотоэлектрическое преобразование.

В соответствии с другим соглашением, Tower также предоставит IQE обширную глобальную безвозмездную лицензию на патенты на пористый кремний. Ранее между двумя компаниями существовали споры по вопросам интеллектуальной собственности, и Tower достигнет урегулирования по этому вопросу, завершив все судебные разбирательства.

В отчете за первый квартал 2026 года, опубликованном Tower 13 мая этого года, указано, что компания реализует агрессивный глобальный план расширения производственных мощностей по производству кремниевых фотонных пластин, с целью увеличения месячной производственной мощности кремниевых фотонных пластин более чем в 5 раз к концу 2026 года по сравнению с уровнем конца 2025 года. Кроме того, Tower объявила о заключении долгосрочных контрактов на поставку кремниевой фотоники на 2027 год с несколькими ключевыми крупными клиентами на общую сумму до 1,3 млрд долларов США, а в первом квартале 2026 года получила от клиентов предоплату в размере 290 млн долларов США. По мере поступления оборудования на различные заводы, совокупные глобальные капитальные вложения Tower в технологии, оборудование и упаковку, связанные с кремниевой фотоникой, достигнут примерно 920 млн долларов США.

В марте 2026 года ST объявила, что рассматривает возможность модульного расширения производства в Кролле, Франция, с целью удвоить мощности по производству фотоники на кремнии 300 мм к 2027 году и планирует дальнейшее расширение в 2028 году. Кроме того, этот проект поддерживается европейской инициативой по обеспечению суверенных цепочек поставок. Платформа фотоники на кремнии PIC100 на линии 300 мм от ST уже перешла в фазу полномасштабного производства для ведущих мировых облачных провайдеров и主要用于核心芯片用于800G и 1.6T оптических трансиверов.

2 июня шведский производитель чипов Sivers Semiconductors (специализирующийся на производстве высокомощных массивов многочастотных лазеров) заключил стратегическое партнерство с американским лидером в области контрактного производства GlobalFoundries для разработки следующего поколения оптических решений для инфраструктуры AI-центров обработки данных. В частности, передовые массивы лазеров Sivers будут напрямую интегрированы в платформу кремниевой фотоники GlobalFoundries.

Внутри страны на рынке оптических чипов также наблюдается бурный рост.

Согласно отраслевой статистике «Секретариата ценной бумаги» и «Датабао», по состоянию на первый квартал 2026 года совокупный объем строящихся объектов семи ключевых китайских компаний, занимающихся оптическими модулями, вырос до 3,898 млрд юаней, что более чем в 6 раз превышает показатель за тот же период четырех лет назад (2022 год). В аналитическом отчете China Post Securities отмечается, что зарубежные гиганты занимают 95% рынка индийфосфида, а общий дефицит предложения и спроса в отрасли индийфосфида составляет около 70%, и высокая активность, как ожидается, сохранится до 2028 года.

Вечером 16 июня компания Dongshan Precision объявила, что согласовала расширение проекта по производству оптических чипов и высокоскоростных оптических модулей в Чанчжоу для своего дочернего предприятия Solus Optoelectronics и его дочерних компаний. Общий объем инвестиций составляет 1,2 млрд долларов США, а финансирование проекта осуществляется за счет собственных средств компании. Solus — это вертикально интегрированное предприятие, обладающее возможностями проектирования, производства, упаковки оптических чипов, сборки и тестирования оптических модулей. После приобретения Solus компания Dongshan Precision перешла от традиционного электронного производства и потребительской электроники к ключевым этапам оптоволоконной связи для ИИ.

С точки зрения финансового вклада, после консолидации Solus вклад в прибыль Dongshan Precision уже значительно превышает долю в выручке. В 2025 году и в первом квартале 2026 года доля выручки от консолидации Solus составила 3,58% и 16,02% соответственно, а доля прибыли достигла 22,69% и 52,92%. Это свидетельствует о том, что бизнес оптоволоконной связи не только быстро растет, но и обладает высокой прибыльной эластичностью. Именно поэтому Dongshan Precision готова инвестировать еще 1,2 млрд долларов США.

На платформе взаимодействия 3 июня Sanan Optoelectronics ответила, что ее технологии эпитаксиального роста индийфосфида (InP), производства чипов и упаковки/тестирования являются ведущими в Китае, и компания уже обладает производственными возможностями для массового выпуска 6-дюймовых оптических чипов InP. Было указано, что производственная мощность компании по оптическим технологиям составляет 2 750 пластин/месяц, а ключевой эпитаксиальный этап был расширен до почти 6 000 пластин/месяц. В отношении продуктов Sanan Optoelectronics упомянула в годовом отчете за 2025 год, что компания может предоставлять лазерные и детекторные чипы, такие как CW-источники, VCSEL, EML и PD, для оптических модулей; оптические чипы для 400G и 800G оптических модулей уже массово поставляются, а чипы для 1,6T оптических модулей уже отправлены клиентам для тестирования и верификации.

В материалной части в апреле этого года компания Yunnan Germanium официально запустила проект «Строительство линии по производству высококачественных монокристаллических пластин фосфида индия». Планируется расширение линии производства мощностью 300 000 пластин в год (в пересчете на 4 дюйма, включая 6000 пластин 6 дюймов). На базе текущей мощности 150 000 пластин в год итоговая общая производственная мощность составит 450 000 пластин в год; срок строительства — 18 месяцев. В настоящее время работы по отраслевой сертификации и вводу оборудования осуществляются в соответствии с графиком, а производственные мощности будут постепенно выводиться по мере завершения строительства.

Внутренняя цепочка поставок оптических чипов в Китае переходит от «сборки модулей» к полному циклу: «материалы — эпитаксия — чипы — упаковка и тестирование — модули».

Как известно, в области оптических чипов CPO является «Святым Граалем» отрасли. Однако на данный момент внедрение CPO постоянно откладывается. Поэтому в отрасли существует серьезная озабоченность по поводу сегмента оптической связи: если будущее CPO (совместно упакованная оптика) затянется или окажется слабым, означает ли это, что компании, производящие оптические модули, потеряют потенциал роста?

Последний оптический отчет Моргана Стэнли (Мorgan Stanley) содержит четкий опровержение. Морган Стэнли отмечает, что инвесторы чрезмерно сосредоточены на сроке «когда использовать CPO», игнорируя фундаментальную постоянную величину — потребность в росте пропускной способности.

Независимо от того, каким образом рынок в конечном итоге масштабируется — через съемные оптические модули, NPO, CPO, OBO или гибридные архитектуры, потребность в более высокой пропускной способности должна продолжать стимулировать рост количества оптических движков, лазеров и связанного оборудования на каждый GPU/стеллаж. Мнение Morgan Stanley заключается в том, что эволюция архитектуры — это лишь вопрос пути, но резкое увеличение общего объема оптических компонентов является несомненным.

Что такое CPO, NPO и сменные модули?

Традиционный сменный (Pluggable): оптический модуль подключается к передней панели коммутатора, как флеш-накопитель, и соединяется с внутренним коммутационным чипом (ASIC) с помощью медных проводов.

NPO (Near-Package Optics): перемещение оптического двигателя внутрь коммутатора, непосредственно рядом с коммутационным чипом, для сокращения расстояния медных проводов.

CPO (совместная упаковка оптики): интеграция оптического чипа и коммутационного чипа (или GPU) на одной подложке, полностью устраняющая длинные медные провода и минимизирующая потребление энергии и задержки.

В настоящее время CPO действительно сталкивается с критическими проблемами, такими как чрезвычайно сложная упаковка, низкий выход годных изделий и то, что при выходе из строя одного компонента вся материнская плата может быть утилизирована (невозможность ремонта / плохая обслуживаемость). Следовательно, массовое распространение CPO, скорее всего, замедлится. Однако даже если рынок в краткосрочной перспективе не будет использовать CPO, а продолжит применять традиционные съемные оптические модули или перейдет на «медную/CPO гибридную схему», количество оптических двигателей и лазеров на каждый AI-сервер и каждый GPU все равно значительно возрастет.

Споры вокруг CPO — это не только спор о месте размещения, но и спор о выборе источника света. Суть CPO заключается в том, чтобы разместить оптический двигатель как можно ближе к коммутационному или вычислительному чипу, чтобы сократить расстояние передачи высокоскоростных электрических сигналов, снизить энергопотребление и устранить узкие места пропускной способности. Однако в настоящее время в отрасли нет единого ответа на вопрос об источнике света.

Сейчас основное внимание уделяется трем основным направлениям: SiPh + CW Laser (фотоника на кремнии + непрерывный лазер), VCSEL (вертикальный кавитационный лазер с излучением из поверхности) и MicroLED (микро-светодиоды). Различия в степени зрелости, стоимости, расстоянии и энергопотреблении между этими направлениями определяют, что CPO, скорее всего, не будет реализован в единой форме, а сформирует несколько решений, сосуществующих на разных уровнях расстояний в AI-центрах обработки данных.

Решение SiPh + CW Laser, то есть «кремниевый фотонный чип + лазер с непрерывным излучением», имеет наивысший уровень технологической зрелости, обеспечивает эффективное расстояние передачи более 1 км и лучше подходит для соединений в центрах обработки данных, требующих высокой пропускной способности, дальности и надежности, однако остаются проблемы с энергопотреблением на уровне системы, соединением и упаковкой, а также стоимостью.

Преимущества VCSEL заключаются в высокой энергоэффективности, низкой стоимости и способности к созданию массивов, а также высокой степени зрелости технологии; однако эффективное расстояние обычно ограничено сотней метров, что делает их более подходящими для короткодистанционных соединений внутри или между стойками. Таким образом, цель VCSEL — не заменить SiPh + CW Laser, а стать дополнительным решением для сценариев короткодистанционных, низкозатратных и высокоплотных оптических соединений.

MicroLED скорее представляет собой потенциальное решение будущего, обладающее потенциалом низкой задержки, низкой стоимости и высокой энергоэффективности, но с более коротким эффективным расстоянием и наименьшей степенью технологической зрелости. Это недавно получившая большое внимание «черная лошадка» в области оптических межсоединений. Стартапы в области фотонных чипов, такие как Ayar Labs, активно исследуют возможность применения MicroLED, изначально разработанных для дисплеев, в высокоплотных близких оптических межсоединениях на уровне Chiplet. Основная идея заключается в использовании массивов сверхмалых (микронного размера) LED в качестве источника света, непосредственно интегрированных на краю или подложке вычислительных чипов (например, GPU, HBM), где передача данных осуществляется путем прямого электрического управления мерцанием MicroLED.

Таким образом, в будущем CPO, скорее всего, не будет доминировать один единственный источник света, а сформируется многоуровневая структура, в которой будут сосуществовать различные решения — SiPh, VCSEL, MicroLED — в зависимости от различных расстояний, плотности пропускной способности и ограничений по стоимости внутри AI-центров обработки данных. Это также подчеркивает, что расширение производства оптических чипов — это не просто ставка на одну конкретную технологию CPO, а ставка на повышение общей стоимости всей системы источников света, оптических модулей, упаковки и тестирования, а также материалов после перехода AI-кластеров от электрической к оптической интерконнекции.

В этой глобальной волне расширения производства оптических чипов, подогреваемой вычислительной мощностью ИИ, ни один регион не хочет отставать: США перестраивают собственную производственную цепочку с помощью политики и капитала крупных корпораций, Япония решительно защищает свои преимущества в области ключевых материалов, Европа активно продвигает инженерную реализацию интеграции кремниевой фотоники и композитных полупроводников, а Китай демонстрирует высокую промышленную устойчивость благодаря невероятной скорости запуска производственных линий, масштабу строящихся объектов и постепенному расширению в направлении ключевых материалов и вертикально интегрированных чипов.

На поверхности это гонка производственных мощностей производителей из США, Японии, Европы и Китая; по сути, это коллективная ставка глобальной полупроводниковой цепочки поставок на «больше света» после перехода центров обработки данных ИИ от расширения вычислительной мощности к расширению пропускной способности.

Гонка вооружений в эпоху фотонов достигла острой фазы.

Эта статья взята из официального аккаунта WeChat «Наблюдатель за полупроводниковой индустрией» (ID: icbank), автор: Ду Цинь DQ