Yapay Zeka Veri Merkezi Talebi ile Küresel Optik Çip Genişlemesi

Söz konusu ışık çipinin talebi gerçekten çok yüksek.

Son günlerde küresel ışık çipinin zinciri boyunca, üretim genişletme, uzun vadeli anlaşmalar, yatırım ve tedarik zinciri bağlamaları yoğunlaştı: Coherent, Texas'taki Sherman'da 6 inç InP bileşik yarım iletken üretim hattını genişletiyor; Nokia, Pensilvanya eyaletindeki Allentown'da fotonik çip ileri test ve paketleme kapasitesini artırıyor; Japonya'daki JX Advanced Metals, InP alt tabaka üretim kapasitesini 7-10 katına çıkarmak için en fazla 120 milyar Japon yenisi yatırıma girmeyi planlıyor; IQE, Tower Semiconductor ile yıllarca InP epizotik plakaları tedarik anlaşması imzaladı; Çinli Dongshan Precision'in alt kuruluşu SolSource Photonics ise Changzhou'da ışık çipi ve yüksek hızlı ışık modülü üretim kapasitesini genişletmek için 1,2 milyar ABD doları yatırım yapacağını duyurdu.

AI veri merkezi ışık bağlantısı kapasitesi etrafında bir üretim yarışı başlamıştır.

Öncelikle ABD'nin üretimi genişletme hareketlerine bakalım.

16 Haziran'da Coherent, Texas'taki Sherman merkezli dünyada öncü 6 inç fosfinür (InP) yarı iletken üretim tesisini genişletmek için ABD Ticaret Bakanlığı'ndan Çip ve Bilim Yasası kapsamında maksimum 50 milyon dolar doğrudan finansman almak üzere bir niyet mektubu imzaladığını duyurdu. Duyurunun hemen ardından, Coherent, Texas'taki Sherman tesisinde genişletme için temel atma töreni gerçekleştirdi. Coherent, bu tesisin dünyada ilk ve şu ana kadar en büyük 6 inç InP üretim platformuna sahip olduğunu vurguladı. Genişletme tamamlandığında, tesisin üretim alanı iki katına çıkacak ve wafer üretimi dört katına çıkarılacaktır.

Dikkat edilmesi gereken nokta, NVIDIA'nın kurucusu ve CEO'su Jensen Huang'un Coherent'in bu törene katılması ve Coherent'in yeni CEO'su Jim Anderson ile birlikte sahneye çıkmasıdır. NVIDIA, daha önce Coherent'e en ileri laserler, ışık motorları ve ışık modüllerinin gelecekteki üretimi için 2 milyar dolarlık stratejik yatırım yapacağını açıklamıştı. Huang, sahada şöyle konuştu: "AI, hesaplama gücü üzerinde koşar, ancak ölçeklendirme bağlantıda takılır ve Sherman fabrikası bu 'bağlantı sinir dokularını' inşa edilen yerdir."

Görsel kaynağı: techpowerup

Nvidia, "ışığı" AI altyapı tedarik zincirine sermayeyle dahil etti. Bu yıl Mart'ta Nvidia, ileri laserler, ışık ağı ürünleri, R&D ve ABD üretim kapasitesi genişletme amacıyla Coherent ve Lumentum'a sırasıyla 2 milyar dolar yatırım yaptı ve yıllarca satın alma taahhüdü ile gelecekteki üretim/kapasite erişim haklarını sağladı.

Lumentum, ABD'nin ışık çip üretimi genişleme planında göz ardı edilemez bir parçasıdır. Mart'ta Lumentum, ABD'nin Kuzey Karolina eyaletindeki Greensboro'da yeni bir ileri laser üretim tesisinin inşasını duyurdu. Bu tesis, yaklaşık 240.000 kare ay alana sahip olup, küresel büyük AI veri merkezleri için fosforür indiyum (InP) ışık cihazlarının üretimiyle odaklanacaktır. Mayıs'ta AIXTRON, Lumentum'dan birden fazla G10-AsP MOCVD sistemi siparişi aldığını duyurdu. Lumentum'un son bir yıllık hisse senedi fiyatı %769 arttı.

Aynı gün olan 16 Haziran'da Nokia, AI ve iletişim altyapısı için kullanılabilir optik modüller içine fotonik çipleri daha da paketlemek üzere ABD Pennsylvania eyaletinin Allentown kentinde fotonik çip ileri test ve paketleme kapasitesini genişleteceğini duyurdu. Nokia, bu tesisin bu tür bir kapasiteye sahip ABD'deki az sayıda tesislerden biri olduğunu belirtti; genişleme sonrası kapasite, mevcut seviyenin en fazla 10 katına çıkarılacak ve 2026 üçüncü çeyrek sonunda ticari olarak kullanılabilir kapasiteye ulaşması bekleniyor.

Nokia, fotonik çip paketleme ve test ile modüler yetenekleri tamamlıyor; Coherent, InP fotonik cihazların ön üretim kapasitesini tamamlıyor; Nvidia'nın önceki Coherent ve Lumentum yatırımları ise lazer ve fotonik ağ temel tedarikçilerine önceden finansman, sipariş ve üretim kapasitesi sağlamayı anlamına geliyor. ABD, AI veri merkezlerinin fotonik bağlantılarını yerel yarı iletken üretim sistemine dahil ediyor.

Japonya, üst akış malzeme alanını tamamlıyor, bu da Japonya'nın uzun süredir uzmanlaştığı alandır.

16 Haziran'da, Japonya'nın JX Advanced Metals şirketi, InP alt tabaka kapasitesini genişletmek için önümüzdeki dört yıl içinde en fazla 120 milyar Japon yenlik yatırım yapmayı planladığını duyurdu. Daha önce duyurulan ilgili yatırımlarla birlikte, şirketin InP kapasite inşası toplam yatırımı yaklaşık 150 milyar Japon yenine ulaşacaktır. Bu yatırımlar, şirketin kapasitesini mevcut seviyesinin 7 ila 10 katına çıkarmayı hedeflemektedir.

JX Advanced Metals, 1980'lerden beri indiyum fosür alt tabakalar üretmektedir. 2025 mali yılında, şirket bu malzemenin kapasitesini artırmak için 25 milyar Japon yen yatırım yapmıştır. India Strait Research şirketine göre, 2034 yılına kadar küresel indiyum fosür wafer pazarının 507,21 milyon ABD dolarına ulaşması bekleniyor ve bu miktar 2025 yılına göre neredeyse üç katına çıkmaktadır. Şu anda JX Advanced Metals ve rakibi Sumitomo Electric, bu pazarda sırasıyla yaklaşık %40 paya sahiptir.

Avrupa tarafında da birkaç kritik adım atıldı.

Piyasa tartışmalarında optik iletişim söz konusu olduğunda, “silikon ışık” ve “InP” genellikle karşıt olarak sunulur: sanki silikon ışık yaygınlaştıkça InP yerini alacaktır. Daha önce IQE ile Tower Semiconductor arasındaki mülkiyet hakları (IP) davası da bu düşüncenin güçlenmesine katkıda bulunmuştur. Ancak gerçek endüstriyel yol daha karmaşıktır ve bu noktaya IQE ve Tower’ın hareketlerine bakılabilir.

15 Haziran'da IQE, Tower Semiconductor ile uzun vadeli InP epizotik plakalar tedarik anlaşması imzaladı; bu anlaşma, Tower'ın silikon fotonik platformunun 200 Gb/kanal takılabilir transceiver'lar, sonraki nesil 400 Gb/kanal modülatörler ve ışık yolu anahtarlama gibi alanlarda üretimi genişletmesini destekleyecektir. Anlaşma, Tower'ın ilk yıl için en az satın alma taahhüdü vermesini ve IQE'nin buna karşılık en az tedarik taahhüdü vermesini öngörür; daha sonra da en az satın alma miktarları taahhüdü devam edecektir. Bu durum, sonraki nesil silikon fotonik platformların III-V malzemelerden tamamen kaçınmadığını, bunun yerine InP yüksek performanslı bileşenlerini olgun silikon fotonik platformlara entegre ettiğini göstermektedir. Silikon fotonik, büyük ölçekli entegrasyon, CMOS üretim süreci uyumluluğu ve platform tabanlı üretimi sağlarken, InP yüksek performanslı ışık kaynakları, modülasyon ve optoelektronik dönüşüm gibi kritik fonksiyonları sürdürmeye devam edecektir.

Diğer bir anlaşma kapsamında, Tower, poröz silikon patentleri için IQE'ye geniş çaplı global royalty-free lisanslar verecektir. Daha önce iki şirket arasında fikri mülkiyet anlaşmazlıkları vardı; Tower, bu konuda uzlaşmaya varacak ve tüm davaları çözecektir.

Tower, 13 Mayıs 2024'te yayımlanan 2026 birinci çeyrek finansal raporunda, 2026 yılının sonuna kadar silikon ışık wafer aylık üretim kapasitesini 2025 sonu seviyesinin 5 katına çıkarmayı hedefleyen agresif bir küresel çok wafer fabrika silikon ışık kapasite genişletme planı yürüttüğünü belirtti. Ayrıca Tower, 2027 yılı için silikon ışık uzun vadeli tedarik sözleşmeleri kapsamında değerleri 1,3 milyar doları aşan birkaç ana müşteriyle anlaşma imzaladığını ve 2026 birinci çeyrekte müşterilerden 290 milyon dolarlık ön ödeme aldığını duyurdu. Çok fabrika ekipmanlarının sırayla kurulmasıyla, Tower silikon ışıkla ilgili süreçler, ekipmanlar ve paketleme alanlarında küresel toplam yatırımı yaklaşık 920 milyon dolara ulaşacaktır.

Mart 2026'da ST, Fransa'daki Crolles'te modüler kapasite artırımı düşünüldüğünü duyurdu; hedef, 2027 yılına kadar 300 mm silikon fotonik kapasitesini dört katına çıkarmak ve 2028 yılında ek kapasite artırımı planlamaktır. Ayrıca, bu proje Avrupa egemen tedarik zinciri programı tarafından desteklenmektedir. ST'nin 300 mm wafer hattına dayalı PIC100 silikon fotonik süreç platformu, 800G ve 1,6T optik transceiver'ların temel çipleri için küresel önde gelen bulut sağlayıcılarına yönelik tam kapasite üretim aşamasına girmiştir.

2 Haziran'da, yüksek güçlü çok dalga boyutlu lazer dizileri sağlayan İsveçli çip üreticisi Sivers Semiconductors, ABD'nin saf üretici devi GlobalFoundries ile yapay zeka veri merkezi altyapısı için nesil sonraki ışık bağlantısı çözümleri geliştirmek üzere derin bir stratejik iş birliği anlaşması imzaladı. Detaylı olarak, Sivers'in gelişmiş lazer dizileri, GlobalFoundries'in silikon fotonik platformuna doğrudan entegre edilecektir.

Yerel olarak, ışık çipinde daha da hızlanma halinde.

Securities Times veri merkezine göre, 2026 birinci çeyreğine kadar ulusal 7 ana optik modül halka açık şirketinin inşaat altındaki projelerinin toplam boyutu 3,898 milyar RMB'ye yükseldi; dört yıl önceki (2022 aynı dönem) rakamla kıyaslandığında bu sayı 6 katın üzerinde arttı. China Post Securities'in araştırma raporuna göre, küresel indiyum fosfür pazarında yurt dışı büyük şirketlerin payı %95'tir; indiyum fosfür endüstrisinin genel arz-talep açıklığı yaklaşık %70'tir ve yüksek canlanma durumunun 2028 yılına kadar devam etmesi beklenmektedir.

16 Haziran akşamı, Dongshan Precision, tamamen sahip olduğu alt şirketi SolSource Photonics ve alt şirketlerinin Çangzhou'da optik çip ve yüksek hızlı optik modül genişletme projesi kurmasına onay verdiğini duyurdu. Projenin toplam yatırımı 1,2 milyar ABD dolarıdır ve finansmanı şirketin kendi kaynaklarından sağlanacaktır. SolSource, optik çip tasarımı, üretimi, paketlemesi, optik modül montajı ve testi yeteneklerine sahip dikey entegre bir şirkettir. Dongshan Precision'in SolSource'i satın alması, şirketin geleneksel elektronik üretim ve tüketici elektroniği zincirinden AI optik iletişim temel bileşenlerine girmesini sağlamıştır.

Finansal katkı açısından, Solus'un konsolide edilmesiyle Dongshan Precision'in kâr katkı oranı gelir oranı üzerinde açıkça üstünlük kazanmıştır. 2025 yılı ve 2026 birinci çeyrek döneminde Solus'un konsolide edilmesiyle oluşan gelir oranı sırasıyla %3,58 ve %16,02 iken, kâr oranı sırasıyla %22,69 ve %52,92'ye ulaşmıştır. Bu, optik iletişim işinin yalnızca hızlı büyüdüğünü, aynı zamanda kâr esnekliğinin de yüksek olduğunu göstermektedir. Bu nedenle Dongshan Precision, 1,2 milyar dolarlık bir yatırım yapmaya karar vermiştir.

San'an Optoelectronics, 3 Haziran'da etkileşim platformunda yaptığı açıklamada, fosforür indiyum (InP) dış bükey büyüme, çip üretimi ve paketleme testi süreçlerinde ulusal düzeyde öncü olduğunu belirtti ve 6 inç InP ışık çiplerinin üretimi için gerekli üretim kapasitesine sahip olduğunu ifade etti. Şirketin ışık teknolojisi üretimi 2.750 parça/ay seviyesinde olup, temel dış bükey süreçler kapasitesi yaklaşık 6.000 parça/ay seviyesine çıkarıldı. Ürün açısından, San'an Optoelectronics 2025 yıllık raporunda, ışık modülleri için CW ışık kaynağı, VCSEL, EML ve PD gibi lazer ve dedektör çipleri sağladığını belirtti; 400G ve 800G ışık modülleri için kullanılan ışık çipleri büyük ölçekli olarak gönderilmeye başlandı ve 1,6T ışık modülleri için kullanılan ışık çipleri müşterilere örnek olarak gönderilmiş ve test edilmektedir.

Malzeme tarafında, bu yıl Nisan'da Yunnan Germanium, "Yüksek Kaliteli İndiyum Fosfür Tek Kristal Plakalar Projesi"ni resmen başlattı. Bu proje, yıllık 300.000 adet (4 inç bazında, 6.000 adet 6 inç dahil) üretimi hedefleyen bir üretim hattını genişletmeyi planlıyor. Mevcut yıllık 150.000 adet kapasitesine ek olarak, toplam yıllık 450.000 adet kapasiteye ulaşılması hedefleniyor ve inşaat süresi 18 aydır. Şu anda endüstri onayı ve ekipman girişleri plana uygun şekilde ilerlemektedir; kapasite, inşaat ilerlemesine paralel olarak adım adım serbest bırakılacaktır.

Yerel ışık çipinin zinciri, “modül montajı”ndan “malzeme—epitaksi—çip—paketleme ve test—modül” tam zincirine doğru tamamlanıyor.

Genel olarak, ışık çip alanında CPO, endüstrinin "kutsal kadehidir". Ancak şu anda, CPO'nun uygulanma hızı sürekli ertelenmektedir. Bu nedenle, endüstri, gelecekte CPO (ortak paketlenmiş optik) uzun süre uygulanmazsa veya zayıflarsa, ışık modül şirketlerinin büyüme potansiyelinin olup olmadığı konusunda büyük bir endişe duymaktadır.

Morgan Stanley'ın (Big Mo) en son optik raporu, çok net bir karşı çıkış sunuyor. Big Mo, yatırımcıların "CPO ne zaman kullanılacak?" zamanlamasına aşırı odaklanıp temel sabit olan bant genişliği artışı talebini gözden kaçırdığını belirtiyor.

Piyasa nihayetinde takılabilir optik, NPO, CPO, OBO veya karma yapılarla ölçeklendirilse de, daha yüksek bant genişliği talebi, her GPU/raf için optik motorları, lazerleri ve ilgili bileşenlerin artmasına devam etmelidir. Morgan Stanley'in görüşü, mimarinin nasıl gelişeceği sadece bir yol sorunu olsa da, optik içeriklerin toplam kullanımında patlayıcı bir artışın kesin olduğu yönündedir.

CPO, NPO ve takılabilir nedir?

Geleneksel takılabilir (Pluggable): Işık modülü, USB bellek gibi anahtarın ön paneline takılır. Bakır kablolarla içteki anahtar çipi (ASIC) ile bağlanır.

NPO (Yakın Paketlenmiş Optik): Işık motorunu anahtarın içine, anahtar çipine yakın yerleştirerek bakır tel mesafesini kısaltır.

CPO (Ortak Paketlenmiş Optik): Işık çipi ve anahtar çipi (veya GPU) aynı alt tabloya doğrudan paketlenir, uzun mesafeli bakır hatlar tamamen ortadan kaldırılır ve enerji tüketimi ile gecikme en aza indirilir.

Şu anda CPO, son derece karmaşık paketleme, düşük verim oranı ve bir bileşenin bozulması durumunda tüm ana kartın (onarım mümkün değil/ servis edilebilirlik düşük) çökmesi gibi ölümcül sorunlar yaşıyor. Bu nedenle, CPO'nun geniş çapta benimsenmesi büyük olasılıkla yavaşlayacaktır. Ancak pazar kısa vadeli olarak CPO'yu kullanmasa bile, geleneksel takılabilir optik modülleri veya “bakır/CPO karışım yolunu” kullanmaya devam etsin, her bir AI sunucusu ve her bir GPU için gerekli olan ışık motoru ve lazer sayısı hâlâ büyük ölçüde artmaktadır.

CPO'nun tartışması yalnızca paketleme konumu meselesi değil, aynı zamanda ışık kaynağı yönü meselesidir. CPO'nun temel amacı, yüksek hızlı elektrik sinyali iletim mesafesini kısaltmak ve güç tüketimini ile bant genişliği darboğazlarını azaltmak için ışık motorunu anahtarlama veya hesaplama çipine mümkün olduğunca yaklaştırmaktır. Ancak şu anda endüstride tek bir ışık kaynağı çözümü yoktur.

Şu anda en çok dikkat çeken üç ana yol şunlardır: SiPh + CW Laser (silikon ışık + sürekli dalga lazeri), VCSEL (dikey rezonans yüzey emisyonlu lazer) ve MicroLED (küçük ışık yayan diyot). Bu yolların olgunluk düzeyi, maliyeti, mesafesi ve güç tüketimi farklılıkları, CPO’nun tek bir biçimde uygulanmayacağını ve AI veri merkezlerindeki farklı mesafe seviyelerinde birden fazla çözümün birlikte var olacağını belirlemektedir.

SiPh + CW Laser, yani "silikon ışık çipi + sürekli dalga lazer" çözümü, en yüksek teknoloji olgunluğuna sahiptir, etkili iletim mesafesi 1 kilometreden fazla olabilir ve bant genişliği, mesafe ve güvenilirlik gerektiren veri merkezi bağlantıları için daha uygundur; ancak sistem düzeyindeki güç tüketimi, birleştirme ve paketleme maliyeti baskıları hâlâ mevcuttur.

VCSEL'nin avantajları yüksek verimlilik, düşük maliyet, dizi oluşturma yeteneği ve yüksek teknoloji olgunluğudur; ancak etkili mesafe genellikle 100 metreye kadar sınırlıdır ve dolayısıyla kabin içi veya kabinler arası kısa mesafeli bağlantılar için daha uygundur. Bu nedenle VCSEL'in amacı SiPh + Sürekli Dalga Lazerini yerine geçmek değil, kısa mesafeli, düşük maliyetli ve yüksek yoğunluklu optik bağlantı senaryolarında tamamlayıcı bir çözüm olmaktır.

MicroLED, daha düşük gecikme, daha düşük maliyet ve daha yüksek verimlilik potansiyeline sahip olmakla birlikte, daha kısa etkili mesafe ve en düşük teknolojik olgunluğa sahip olan geleceğe yönelik bir potansiyel çözümdür. Bu, son yıllarda ışık bağımlılığı alanında büyük ilgi gören bir “kara at” yoludur. Silicon photonics çip startup'ları arasında Ayar Labs gibi şirketler, MicroLED'leri orijinal olarak gösterim alanlarında kullanılan teknolojiyi, Chiplet (çipçik) seviyesindeki yoğun yakın ışık bağımlılığına entegre etmek için aktif olarak araştırıyor. Bu, çok küçük boyutlu (mikron seviyesinde) LED dizilerini ışık kaynağı olarak kullanarak, doğrudan hesaplama çiplerinin (örneğin GPU, HBM) kenarına veya alt tabakaya entegre ederek, veri iletimi için elektrik sinyalleriyle doğrudan MicroLED'leri yanıp söndürmeyi amaçlıyor.

Bu, CPO'nun gelecekte tek bir ışık kaynağı yolunun galip gelmesi yerine, AI veri merkezleri içindeki farklı mesafeler, bant genişliği yoğunlukları ve maliyet kısıtlamalarına göre SiPh, VCSEL, MicroLED gibi çeşitli çözümlerin katmanlı bir şekilde beraber varlığını sürdüreceğini göstermektedir. Bu, ışık çipinin üretiminin sadece bir CPO teknolojisine yatırım yapmak değil, AI kümelerinin elektriksel bağlantıdan optik bağlantıya geçişinden sonra tüm ışık kaynağı, optik motor, paketleme testi ve malzeme sistemindeki değer artışına yatırım yapmak anlamına geldiğini de doğrular.

AI hesaplama gücüyle ateşlenen küresel optik çip üretimi dalgalanmasında, hiçbir bölge geride kalmak istemiyor: ABD, politika ve dev şirketlerin sermayesiyle yerel üretim zincirini yeniden şekillendiriyor, Japonya üst akış malzemelerinin koruma duvarını ölüme kadar korumaya kararlı, Avrupa, silikon ışık ve bileşik yarım iletken heterojen entegrasyonun mühendislik uygulamalarını destekliyor, Çin ise korkutucu üretim hattı kurulum hızı, inşaat boyutu ve giderek daha fazla üst akış malzemelerine, dikey entegre çiplere doğru genişleyen tüketicilik gücüyle büyük bir endüstriyel direnç gösteriyor.

Yüzeyde, bu ABD, Japonya, Avrupa ve Çin'deki üreticilerin kapasite yarışıdır; temelde, bu, AI veri merkezlerinin hesaplama gücü genişlemesinden bant genişliği genişlemesine geçişinden sonra, küresel yarı iletken zincirinin “daha fazla ışık” için yaptığı ortak bir yatırımdır.

Foton çağının silahlanma yarışı, aşırı bir seviyeye ulaşmıştır.

Bu yazı, WeChat hesabından "Yarı iletken Endüstrisi İzleme" (ID: icbank) tarafından paylaşılmıştır, yazar: Du Qin DQ