TSMC занимает лидирующие позиции в области совместной упаковки оптики (CPO) для центров обработки данных. Брайод и Нвидиа уже отправили образцы или поставили CPO-коммутаторы на базе технологий TSMC своим клиентам.

Автор статьи, источник: Wall Street Journal

В текущей гонке за «совместную упаковку оптики (CPO)» на текущем центре обработки данных TSMC уже заняла лидирующие позиции благодаря прогрессу продуктов Broadcom и NVIDIA. В то же время Samsung, возможно, сделает ставку на следующий этап.

12 июля компания-институциональный инвестор PhotonCap опубликовала статью с результатами полевого исследования, указав, что CPO для коммутаторов официально перешел от этапа технической проверки к этапу внедрения у клиентов.

Производственные и передовые упаковочные возможности TSMC в этом сегменте уже были подтверждены первыми крупными коммерческими проектами. Однако будущая битва будет намного сложнее, чем текущие CPO-коммутаторы.

Когда оптический I/O (оптический интерфейс) проникает внутрь пакета, где находятся гетерогенные вычислительные чипы (XPU) и память с высокой пропускной способностью (HBM), тот, кто будет доминировать в совместном проектировании этих трех компонентов, переопределит конкурентные параметры всей отрасли.

Вон-Кёнг Чхве, старший вице-президент Samsung Electronics, заявил 9 июля на Nano Korea, что компания разрабатывает передовую упаковку 2.xD, направленную на интеграцию HBM, логических чипов и фотонных чипов на кремнии в единую упаковку. Это направление ориентировано на оптический I/O будущих упаковок для AI-вычислений.

Сейчас TSMC лидирует на рынке CPO-переключателей

В текущем рынке CPO TSMC является бесспорным лидером.

Исследования показывают, что Broadcom уже отправила образцы 102,4 Тбит/с Ethernet-коммутатора на основе платформы COUPE (Compact Universal Photonic Engine) от TSMC ранним клиентам.

В то же время, фотонные коммутаторы Quantum-X от NVIDIA уже начали поставляться, а фотонные коммутаторы Spectrum-X Ethernet находятся на этапе производства; к числу первых пользователей относятся CoreWeave, Lambda и Oracle.

Общей чертой этой генерации продуктов является размещение оптического движка рядом с коммутационным ASIC (специализированной интегральной схемой). Основой для производства является зрелая кремниевая фотонная технология TSMC и возможности 3D-стекирования SoIC.

В этой архитектуре ключевым аспектом конкуренции является стекирование и соединение фотонных интегральных схем (PIC) с электронными интегральными схемами (EIC), а также их интеграция в упаковку коммутатора. На этом этапе HBM не является обязательным компонентом.

Напротив, опубликованный Samsung «единый (Turnkey) CPO-решение» маршрут развития нацелен на 2029 год. Если оценивать по текущему объему поставок CPO-переключателей и подтверждению клиентами, Samsung пока не достигла коммерческого темпа, сопоставимого с TSMC.

Потребление энергии вызывает стремление к сближению оптических модулей с вычислительными чипами

Основная движущая сила для перехода оптического I/O с традиционного уровня платы на уровень упаковки — это энергопотребление.

Материалы, подготовленные Samsung Foundry для OECC 2026, раскрывают ключевой этап:

• При размещении съемных оптических модулей на уровне платы энергопотребление на один бит составляет около 10 пДж;
• Когда оптический двигатель размещается на подложке (Substrate) рядом с коммутатором, энергопотребление снижается до примерно 5 пДж;
• Если оптический I/O будет дополнительно внедрен в интерпозитор рядом с XPU, энергопотребление можно значительно снизить до примерно 2 пДж.

Основная логика этого изменения заключается в «сокращении расстояния передачи электрических сигналов». Чем ближе оптический модуль к вычислительному чипу, тем короче электрическая цепь, и тем меньше требуется регулировки сигнала для компенсации потерь на плате и в разъемах.

Таким образом, передовые упаковочные технологии становятся ключевым звеном в превращении «физических преимуществ в энергопотреблении» в «коммерческие преимущества продукта». Это не означает, что CPO немедленно вытеснит съемные оптические модули — оба решения будут сосуществовать в долгосрочной перспективе при различных расстояниях передачи и бюджетах энергопотребления.

Однако прогнозы данных Samsung выявляют тенденции: годовой темп роста рынка сменяемой оптики превышает 25%, а годовой темп роста рынка CPO — более 150%. Капитал и ресурсы на исследования и разработки безумно涌向 высокоинтегрированных оптических архитектур.

Две архитектуры CPO: смещённая конкуренция между Samsung и TSMC

Смешивание «CPO для коммутаторов» и «оптического I/O XPU-HBM» значительно недооценивает сложность конкуренции на следующем этапе. На самом деле, это две совершенно разные архитектуры:

Первый тип — это текущий доминирующий «CPO-коммутатор». Оптический модуль размещается рядом с ASIC-коммутатором, к этому типу относятся продукты Broadcom и NVIDIA. Он решает проблемы потребления энергии и целостности сигнала при межсоединении в сценариях с высокой пропускной способностью. Преимущество TSMC заключается в технологии кремниевой оптики, передовых методах соединения и интеграции упаковки коммутатора.

Второй вариант — это оптический I/O-контейнер для системы XPU-HBM. Его структура включает одновременную размещение XPU (или GPU), HBM и оптического движка, содержащего PIC и EIC, на посреднике. В этом случае оптический I/O больше не является периферийным компонентом коммутатора, а становится настоящей частью «вычислительного контейнера».

Недавно предложенный三星高管ом 2.xD передовой упаковочный метод направлен именно на эту область. Этот подход предполагает интеграцию HBM, логических чипов и фотонных кремниевых чипов в одном корпусе, а также расширение возможностей системной упаковки за счет посреднического слоя с панельным повторным распределением (RDL), чтобы справиться с потребностями в огромной пропускной способности для центров обработки данных ИИ.

Для инвесторов логика конкуренции между этими двумя архитектурами совершенно разная: первая проверяет только одиночные технологии производства и упаковки, тогда как вторая требует глубокой совместной оптимизации вычислений, памяти, оптики и упаковки уже на этапе первоначального проектирования.

Скрытые карты Samsung и реальные ограничения, связанные с выходом годных многокристальных чипов

Ключевым потенциальным отличительным преимуществом Samsung является его «трехкомпонентная» бизнес-модель, охватывающая HBM, логическую чип-производство и платформу кремниевой фотоники.

Тайваньская полупроводниковая корпорация обладает передовыми возможностями в области логического контрактного производства, фотоники на кремнии и упаковки CoWoS, но сама не производит HBM.

Samsung уже может соединять HBM со своими возможностями полупроводникового производства на базе SF4, а также создала собственную платформу кремниевой оптики. Это означает, что Samsung теоретически может выполнять совместное совместное проектирование интерфейса HBM, логических I/O, оптического движка и теплового менеджмента внутри компании, не завися от внешних поставщиков памяти.

2.xD упаковка сталкивается с чрезвычайно строгими требованиями к «многокристальной выходной годности». Когда логический чип, HBM, PIC, EIC и интерпозитор помещаются в один корпус, отказ любого компонента приводит к полной потере дорогостоящей упаковки.

Увеличение количества чипов, расширение площади упаковки и рост сложности соединений многократно усиливают давление на выход годных изделий и риски затрат.

В то же время конкуренты не сидят сложа руки. TSMC продвигает интеграцию COUPE и упаковки CoWoS, подключаясь к HBM через зрелую внешнюю экосистему.

С другой стороны, лидер по производству запоминающих устройств SK Hynix также активно развивает свои возможности в области передовых методов упаковки: завод по производству передовых упаковок в Индиане, США, с инвестициями в 3,87 млрд долларов США начнет серийное производство в 2028 году, а также уже включил CPO в свою исследовательскую программу по интеграции в системы памяти.

Межотраслевое взаимодействие в области оптики, памяти и упаковки становится общей точкой приложения усилий всей цепочки создания стоимости.

Ордера — единственный критерий для определения победы и поражения

TSMC выиграла первый раунд битвы за CPO-переключатели, опираясь на реальные образцы клиентов, отгрузку продукции и прогресс в масштабном производстве.

В то время как Samsung делает ставку на следующую битву, пытаясь использовать свои вертикально интегрированные возможности в области HBM, логики и кремниевой фотоники, чтобы обойти конкурентов в сегменте упаковки AI-вычислений.

Но рынок не должен приравнивать «техническую дорожную карту» к «коммерческому преимуществу».

За следующие 12 месяцев единственный сигнал, за которым стоит следить в отрасли: появится ли на рынке заказ от именитого клиента, в котором четко указано требование объединить HBM, логические чипы и оптический I/O в одном корпусе для производства на заводах Samsung?

Если этот заказ будет реализован, «тройная» стратегия Samsung превратится из бухгалтерской статьи в настоящий коммерческий инструмент.

Если реализация задерживается, гибкий путь, построенный TSMC на основе передовых технологий и внешней экосистемы HBM, останется самым надежным выбором для гигантов ИИ.