TSMC, veri merkezleri için ortak paketlenmiş optik (CPO) alanında öncü konumda; Broadcom ve NVIDIA, TSMC teknolojisine dayalı CPO anahtarları müşterilere örnek olarak gönderdi ya da teslim etti.

Yazan: Wall Street Journal

Mevcut veri merkezi "Ortak Paketlenmiş Optik (CPO)" yarışında, TSMC, Broadcom ve NVIDIA ürünlerinin ilerlemesiyle öne geçti. Aynı zamanda, Samsung bir sonraki aşamaya odaklanabilir.

12 Temmuz'da kurumsal PhotonCap, switchlere yönelik CPO'nun teknik doğrulamadan müşteri dağıtım aşamasına geçtiğini belirten bir yerinde inceleme makalesi yayınladı.

TSMC'nin bu alandaki üretim ve ileri paketleme yetenekleri, ilk üst düzey ticari projelerle doğrulanmıştır. Ancak geleceğin mücadelesi, şu anki anahtar cihaz CPO'dan çok daha karmaşıktır.

Optik I/O (optik bağlantı arayüzü), heterojen hesaplama çiplerine (XPU) ve yüksek bant genişlikli belleğe (HBM) entegre edildiğinde, bu üç bileşenin ortak tasarımını yöneten taraf, tüm endüstrinin rekabet dinamiklerini yeniden şekillendirecektir.

Samsung Electronics Yüksek Yöneticisi Won-Kyoung Choi, 9 Temmuz'da Nano Korea'da, şirketin HBM, lojik çip ve silikon ışık çipini aynı pakette entegre eden 2.xD ileri paketleme teknolojisi üzerinde çalıştığını açıkladı. Bu yön, geleceğin AI hesaplama paketlerindeki optik I/O'yu hedefliyor.

TSMC, "Switch CPO" da öncü konumda.

Mevcut CPO piyasasında TSMC, tartışmasız liderdir.

Anketler, Broadcom'ın TSMC'nin COUPE (Kompakt Evrensel Fotonik Motoru) platformuna dayalı 102,4 Tbps CPO Ethernet anahtarı, erken müşterilere örnek olarak gönderildi.

Ayrıca, NVIDIA'nın Quantum-X foton anahtarı gönderime başlamıştır, Spectrum-X Ethernet foton anahtarı üretim aşamasına girmiştir ve ilk kullanıcılar CoreWeave, Lambda ve Oracle'dır.

Bu nesil ürünün ortak özelliği, optik motorun anahtar ASIC (özel amaçlı entegre devre) yakınında yerleştirilmesidir. Temel üretim temeli, TSMC'nin olgun silikon fotonik teknolojisi ve SoIC 3D yığın kapasitesidir.

Bu mimari altında rekabet, fotonik entegre devrelerin (PIC) ve elektronik entegre devrelerin (EIC) yığılması, birleştirilmesi ve anahtar paketiyle entegrasyonu üzerinedir. Bu aşamada HBM gerekli bir bileşen değildir.

Buna karşılık, Samsung'ın açıkladığı “tek durakta (Turnkey) CPO çözümü” rota planı 2029 yılını hedefliyor. Mevcut anahtarlar için CPO'nun sevkiyatı ve müşteri onayı ölçütleriyle değerlendirildiğinde, Samsung henüz TSMC ile aynı ticari tempoda ilerlememiştir.

Enerji tüketimi kaygısı, optik motorları hesaplama çiplerine doğru yaklaştırmaktadır

Optik I/O'nun geleneksel board-level'den paket içine taşınmasının en temel nedeni enerji tüketimidir.

Samsung Foundry, OECC 2026 için hazırladığı sunum materyalleri bir kritik basamak ortaya koydu:

Yükleme seviyesinde takılabilir optik modüller kullanıldığında, tek bit enerji tüketimi yaklaşık 10 pJ'dir;
Optik motor, anahtarın yakınındaki alt tabakaya yerleştirildiğinde, enerji tüketimi yaklaşık 5 pJ'ye düşer;
Eğer optik I/O, XPU'ya yakın bir arayüz (interposer) daha da derinlemesine entegre edilirse, enerji tüketimi yaklaşık 2 pJ'ye kadar düşürülebilir.

Bu değişikliğin temel mantığı, “telekomünikasyon sinyal iletim mesafesini kısaltmak”tır. Optik motor, hesaplama çipine ne kadar yakınsa, elektriksel bağlantılar o kadar kısa olur ve PCB izleri ve konektör kayıplarını telafi etmek için gerekli olan sinyal düzenlemesi o kadar azalır.

Bu nedenle, ileri paketleme, “fiziksel güç tüketimi avantajını” “ticari ürün avantajına” dönüştürmenin kritik aşamasıdır. Bu, CPO’nun hemen takılabilir optik modülleri ortadan kaldıracağı anlamına gelmez; ikisi de farklı iletim mesafeleri ve güç bütçeleri altında uzun süre birlikte var olacak.

Ancak Samsung'un veri tahminleri, takılabilir optik pazarın yıllık büyüme oranının %25'in üzerinde, CPO pazarının ise yıllık büyüme oranının %150'nin üzerinde olduğunu ortaya koyuyor. Sermaye ve araştırma-geliştirme kaynakları yüksek entegrasyonlu optik mimarilere doğru çılgınca akıyor.

İki CPO yapısı: Samsung ve TSMC'nin farklılaşmış rekabeti

Switch CPO'yu XPU-HBM optik I/O ile karıştırmak, sonraki aşama rekabetinin karmaşıklığını ciddi şekilde küçümser. Aslında, bu tamamen farklı iki mimaridir:

İlk tür, mevcut ana akım "CPO switch" dir. Optik motor, switch ASIC'in yanına yerleştirilir; Broadcom ve NVIDIA ürünleri bu kategoriye girer. Bu, yüksek bant genişliği switch senaryolarında bağlantı tüketimi ve sinyal bütünlüğü sorunlarını çözer. TSMC'nin avantajı silikon ışık teknolojisi, ileri birleştirme ve switch paketleme entegrasyonudur.

İkincisi, "XPU-HBM sistemi" için optik I/O paketidir. Yapısı, ara katman üzerinde XPU (veya GPU), HBM ve PIC ile EIC'yi içeren optik motorun aynı anda konfigüre edilmesidir. Bu durumda, optik I/O artık anahtarın çevre bileşeni değil, gerçek anlamda "hesaplama paketinin" bir parçası haline gelir.

Samsung'ın son zamanlarda sunduğu 2.xD ileri paketleme çözümü, tam olarak bu yöne yöneliktir. Bu çözüm, HBM, lojik çip ve silikon ışık çipini aynı pakette birleştirmeyi ve AI veri merkezlerinin devasa bant genişliği taleplerini karşılamak için panel seviyesinde yeniden dağıtım katmanı (RDL) ara yüzüyle sistem paketleme kapasitesini genişletmeyi planlamaktadır.

Yatırımcılar için bu iki mimarinin rekabet mantığı tamamen farklıdır: ilki, tek bir üretim ve paketleme sürecini test eder; diğeri ise hesaplama, bellek, optik ve paketlemenin “tasarımın başlangıcında” derin bir şekilde ortak optimizasyonunu gerektirir.

Samsung'ın gizli kartı ve çok çip verimliliğinin gerçek kısıtlamaları

Samsung'ın en büyük potansiyel farklılaştırıcı avantajı, HBM, lojik çip üretimi ve silikon ışık platformunu aynı anda sahip olmasıdır.

TSMC, en iyi mantık üretim, silikon ışık teknolojisi ve CoWoS paketleme yeteneklerine sahip olsa da, HBM üretmez.

Samsung, SF4 temel çip üzerinde HBM'yi üretim kapasitesiyle birleştirmeyi başarmış ve kendi silikon ışık platformunu kurmuştur. Bu, Samsung'un HBM arayüzü, lojik I/O, optik motor ve termal yönetimi dış depolama tedarikçilerine bağımlı kalmadan içsel olarak birlikte tasarlayabilmesi anlamına gelir.

2.xD paketleme, çok çip verimliliği adlı son derece zorlu bir sınama ile karşı karşıya kalıyor. Mantık çipi, HBM, PIC, EIC ve ara katman aynı pakete yerleştirildiğinde, herhangi bir bileşenin arızalanması, tüm pahalı paketin çöpe atılmasına neden olur.

Artan çip sayısı, artan paketleme alanı ve artan bağlama karmaşıklığı, verim oranı baskısını ve maliyet riskini katlamaktadır.

Bu arada, rakip de sessiz kalmadı. TSMC, COUPE ile CoWoS paketleme entegrasyonunu ilerletiyor ve olgun bir dış ekosistem aracılığıyla HBM'ye erişiyor.

Öte yandan, depolama devi SK Hynix de ileri paketleme kapasitesini tamamlamak için çaba gösteriyor; ABD'nin Indiana eyaletindeki 3,87 milyar dolarlık ileri paketleme fabrikası 2028 yılında üretim başlayacak ve CPO'yu bellek sistemleri teknoloji geliştirme planına dahil etti.

Optik, bellek ve paketleme arasındaki çapraz iş birliği, tam zincirin ortak bir çaba odak noktası haline gelmektedir.

Sadece siparişler, zaferi belirleyen tek kriterdir.

TSMC, CPO anahtarının ilk turunu kazandı ve avantajını gerçek müşteri örnekleri, ürün sevkiyatları ve seri üretim ilerlemeleri üzerine kurdu.

Samsung ise bir sonraki savaşa: HBM, mantık ve silikon ışık üzerindeki dikey entegrasyon yeteneğini kullanarak AI hesaplama paketleme alanında öne geçmeyi hedefliyor.

Ancak pazar, "teknik rota haritası"nı "ticari koruma güzergahı" ile eşlememelidir.

Gelecek 12 ay boyunca sektörde izlenecek tek sinyal şudur: Piyasada, HBM, mantık çipini ve optik I/O'yu aynı pakette birlikte Samsung'a ürettimek için açıkça belirtilmiş bir müşteri tasarımı siparişi ortaya çıkacak mı?

Bu sipariş gerçekleşme durumunda, Samsung'un "üçlü yapı" kağıt üzerindeki varlıktan gerçek bir ticari araç haline gelecektir.

Eğer uzun süre ödenebilir olmazsa, TSMC'nin öncü üretim süreci ve dış HBM ekosistemi ile oluşturduğu esnek yol, AI devlerinin en güvenli seçimi olmaya devam edecektir.