Глобальне розширення оптичних чіпів завдяки попиту на дані центри штучного інтелекту

Не можна не сказати, що попит на оптичні чіпи надто високий.

У останні дні глобальний ланцюжок постачання оптичних чіпів зазнав серії дій щодо розширення виробництва, довгострокових угод, інвестицій та зв’язування ланцюжків постачання: Coherent розширює виробничу лінію 6-дюймових InP-напівпровідникових сполук у Шермані, Техас; Nokia розширює потужності передових тестувань та упаковки фотонних чіпів у Аллентауні, Пенсільванія, США; японська JX Advanced Metals планує інвестувати до 120 мільярдів ієн для збільшення виробництва InP-підкладок у 7–10 разів; IQE та Tower Semiconductor уклали багаторічну угоду про постачання InP-епітаксіальних пластин; китайська Suosheng Precision через свою дочірню компанію Source Photonics також оголосила про план розширення виробництва оптичних чіпів та високошвидкісних оптичних модулів у Чанчжоу з загальним інвестиційним обсягом 1,2 млрд доларів США.

Розпочався конкурс з виробництва щодо оптичного зв’язку в дата-центрах на основі ШІ.

Спочатку розглянемо американські заходи з розширення виробництва.

16 червня Coherent оголосила, що підписала листа про наміри щодо отримання від Міністерства торгівлі США прямих коштів у розмірі до 50 мільйонів доларів США на розширення свого світово лідерського 6-дюймового заводу з виробництва напівпровідників з фосфіду індію (InP) у Шермані, Техас. Наступного дня після оголошення Coherent провела церемонію закладання фундаменту для розширення на заводі у Шермані, Техас. Coherent підкреслила, що цей об’єкт має першу у світі та найбільшу на сьогодні 6-дюймову платформу виробництва InP. Після завершення розширення виробничі площі заводу подвоїться, а потужність виробництва вейферів зросте в чотири рази.

Варто зазначити, що засновник і генеральний директор NVIDIA Хуан Ренсюнь особисто присутній на цій церемонії разом із новим генеральним директором Coherent Джимом Андерсоном. Раніше NVIDIA оголосила про стратегічні інвестиції у розмірі 2 мільярдів доларів США в Coherent для забезпечення майбутніх потужностей виробництва їхніх найсучасніших лазерів, світлових двигунів та світлових модулів. Хуан Ренсюнь виступив із промовою на місці: «Штучний інтелект працює на обчислювальних потужностях, але масштабування зупиняється на зв’язках, а завод Sherman — це місце, де будують ці „нейронні тканини“ зв’язків».

Джерело зображення: techpowerup

Nvidia вже вклали капітал у «світло» як частину інфраструктури штучного інтелекту. Ще у березні цього року Nvidia оголосили про інвестиції по 2 мільярди доларів США у Coherent та Lumentum, а також уклали довгострокові угоди про закупівлю, майбутні права на виробничі потужності та доступ до розробок та розширення виробничих потужностей у США для передових лазерів, оптичних мережевих продуктів та досліджень.

Lumentum також є невід’ємною частиною плану розширення виробництва оптичних чипів у США. У березні Lumentum оголосила про будівництво нової сучасної фабрики з виробництва лазерів у Грінсборо, Північна Кароліна, США. Площа заводу становить близько 240 000 квадратних футів, і він зосереджений на виробництві інфрачервоних (InP) оптичних пристроїв для великих глобальних AI-центерів даних. У травні AIXTRON оголосила про отримання замовлення від Lumentum на кілька систем G10-AsP MOCVD. За останній рік ціна акцій Lumentum зросла на 769%.

Також 16 червня Nokia оголосила про розширення можливостей передового тестування та упаковки фотонних чіпів у Allentown, Пенсільванія, США, що передбачає додаткову упаковку фотонних чіпів у оптичні модулі, призначені для інфраструктури ШІ та зв’язку. Nokia зазначила, що цей об’єкт є одним з небагатьох у США, що мають такі можливості; після розширення потужність зросте до 10 разів від поточного рівня, і комерційно доступна потужність очікується до кінця третього кварталу 2026 року.

Nokia додає здатності у сфері упаковки та тестування фотонних чіпів та модульності, Coherent додає здатності у попередньому виробництві InP фотонних пристроїв, а раніші інвестиції Nvidia у Coherent та Lumentum еквівалентні попередньому забезпеченню фінансування, замовлень та виробничих потужностей для ключових постачальників лазерів та оптичних мереж. США включають оптичну взаємозв’язку AI-центрів обробки даних до національної напівпровідникової виробничої системи.

Японія заповнює сферу високотехнологічних матеріалів, що є галуззю, в якій Японія довгий час була сильна.

16 червня один із двох глобальних лідерів у виробництві підкладок InP, японська JX Advanced Metals, оголосила про план інвестувати до 120 мільярдів ієн протягом наступних чотирьох років для розширення виробничих потужностей підкладок InP. У поєднанні з раніше оголошеними інвестиціями, загальний обсяг інвестицій у будівництво виробничих потужностей InP досягне приблизно 150 мільярдів ієн. Ці інвестиції дозволять збільшити виробничі потужності компанії у 7–10 разів.

JX Advanced Metals виробляє підкладки з фосфіду індію з 1980-х років. У фінансовому році 2025 року компанія інвестувала 25 мільярдів японських ієн у збільшення виробничих потужностей цього матеріалу. За даними дослідницької компанії India Strait, ринковий обсяг фосфідіндієвих валиків до 2034 року досягне 507,21 мільйона доларів США, що майже втричі більше, ніж у 2025 році. Зараз JX Advanced Metals та її конкурент Sumitomo Electric займають по 40% ринку.

З боку Європи також відбулося кілька ключових дій.

Під час обговорення ринку оптичних комунікацій часто протиставляють «кремнієву фотоніку» і «InP»: наче після поширення кремнієвої фотоніки InP буде витіснений. Додавання попередньої справи про порушення інтелектуальної власності (IP) між IQE та Tower Semiconductor лише підсилює таке сприйняття. Але реальний промисловий шлях набагато складніший, що можна побачити на діях IQE та Tower.

15 червня IQE та Tower Semiconductor уклали багаторічну угоду про постачання епітаксіальних пластин InP, що підтримує масове виробництво та розширення硅-фотонної платформи Tower у напрямках таких, як вставні трансивери 200 Гб/канал, модулятори наступного покоління 400 Гб/канал та оптичні комутаційні ланцюги. За угодою, Tower зобов’язується зробити мінімальний обсяг закупівель у перший рік, а IQE — відповідно забезпечити постачання, після чого продовжуються мінімальні обсяги закупівель. Це також підтверджує тенденцію: наступне покоління硅-фотонних платформ не відмовляється від III-V матеріалів, а навпаки, потребує інтеграції високопродуктивних компонентів InP у зрілу硅-фотонну платформу. Silicon photonics забезпечує масову інтеграцію, сумісність з CMOS-технологіями та платформенне виробництво, тоді як InP продовжує виконувати ключові функції — генерацію високопродуктивного світла, модуляцію та фотоелектричне перетворення.

За іншою угодою, Tower також надасть IQE широку глобальну безробітну ліцензію на патенти на пористий кремній. Раніше між двома компаніями існував спір щодо інтелектуальної власності, і Tower домовиться про врегулювання цього питання, вирішивши всі судові справи.

У квітневому звіті за перший квартал 2026 року, опублікованому Tower 13 травня цього року, зазначено, що компанія реалізує агресивний глобальний план розширення виробничих потужностей кремнієвої фотоніки на багатьох виробничих майданчиках, з метою збільшення щомісячної виробничої потужності кремнієвих валиків до п’яти разів більше, ніж на кінець 2025 року. Крім того, Tower оголосила про підписання довгострокових контрактів на постачання кремнієвої фотоніки на 2027 рік з кількома ключовими клієнтами на загальну суму до 1,3 млрд доларів США, а також отримала від клієнтів авансові платежі на суму 290 мільйонів доларів США в першому кварталі 2026 року. Зі введенням обладнання на різних виробничих майданчиках загальні капітальні витрати Tower у галузь кремнієвої фотоніки, включаючи технології, обладнання та упаковку, досягнуть приблизно 920 мільйонів доларів США.

У березні 2026 року ST оголосила, що розглядає можливість модульного розширення в Кроллі, Франція, з метою подвоєння виробничих потужностей 300-мм фотоніки на кремнії до 2027 року та подальшого розширення в 2028 році. Крім того, цей проект підтримується Європейською ініціативою з забезпечення суверенних ланцюгів постачання. Платформа PIC100 для фотоніки на кремнії на основі лінії 300-мм виробництва ST вже перейшла до повномасштабного виробництва для провідних світових хмарних провайдерів і використовується в основних чіпах для оптичних трансиверів 800G та 1,6T.

2 червня шведський чіп-виробник Sivers Semiconductors (спеціалізується на виробництві високопотужних лазерних масивів багатохвильового випромінювання) досяг глибокого стратегічного партнерства з американським лідером у сфері чистої виробничої діяльності GlobalFoundries з метою розробки наступного покоління оптичних рішень для інфраструктури AI-центри обробки даних. Зокрема, передові лазерні масиви Sivers будуть безпосередньо інтегровані до силиконової фотонної платформи GlobalFoundries.

У країні на ринку оптичних чіпів спостерігається стрімкий розвиток.

За даними галузевого аналізу «Секретаріат цінних паперів» та «Датобао», станом на перший квартал 2026 року загальний обсяг незавершених будівельних проектів семи ключових китайських публічних підприємств з оптичних модулів зрос до 3,898 млрд юанів — це більше ніж у 6 разів більше, ніж у той самий період чотири роки тому (2022 рік). У звіті Zhongyou Securities зазначено, що іноземні гіганти займають 95% ринку фосфіду індію, а загальний дефіцит пропозиції та попиту в галузі фосфіду індію становить майже 70%, і висока активність, як очікується, триватиме до 2028 року.

16 червня ввечері компанія Dongshan Precision оголосила, що схвалює проект розширення в Чанчжоу для свого повністю дочірнього підприємства SoluxOpto та його дочірніх компаній з виробництва оптичних чіпів та високoshвидкісних оптичних модулів. Загальний обсяг інвестицій становить 1,2 млрд доларів США, а фінансування проекту здійснюється за рахунок власних коштів компанії. SoluxOpto — це вертикально інтегрована компанія, яка має здатності у сфері проектування, виробництва, упаковки оптичних чіпів, збирання та тестування оптичних модулів. Після придбання SoluxOpto компанія Dongshan Precision перейшла від традиційного електронного виробництва та ланцюжка споживчої електроніки до ключових сегментів оптичної зв’язкової інфраструктури для штучного інтелекту.

З точки зору фінансового внеску, після консолідації Solus внесок у прибуток Dongshan Precision вже значно перевищує частку в доходах. У 2025 році та у першому кварталі 2026 року частка доходів Solus після консолідації становила відповідно 3,58% і 16,02%, а частка прибутку — відповідно 22,69% і 52,92%. Це свідчить про те, що бізнес оптичного зв’язку не лише швидко росте, а й має високу прибуткову еластичність. Саме тому Dongshan Precision готова інвестувати ще 1,2 мільярда доларів США.

На інтерактивній платформі 3 червня Sanan Optoelectronics відповіла, що її технології епітаксіального зростання InP, виробництва чіпів та тестування є лідерами в Китаї, і компанія вже має виробничі можливості для масового виробництва 6-дюймових оптичних чіпів InP. Компанія заявила, що її виробнича потужність у сфері оптичних технологій становить 2 750 штук на місяць, а ключовий етап епітаксіального зростання був розширений до майже 6 000 штук на місяць. Щодо продуктів, у річному звіті за 2025 рік Sanan Optoelectronics зазначила, що компанія може надавати CW-джерела світла, VCSEL, EML, PD-чіпи для лазерів та детекторів, що використовуються в оптичних модулях, причому оптичні чіпи для 400G та 800G оптичних модулів вже масово поставляються, а чіпи для 1,6T оптичних модулів були надані клієнтам для перевірки.

Щодо матеріалів, у квітні цього року Yunnan Germanium офіційно розпочала проект «Будівництво виробничої лінії для виготовлення високоякісних монокристалів фосфіду індію». Планується розширити виробничу лінію з потужністю 300 000 штук на рік (у перерахунку на 4-дюймові, включаючи 6 000 штук 6-дюймових). На основі поточної потужності 150 000 штук на рік загальна потужність досягне 450 000 штук на рік, термін будівництва — 18 місяців. Зараз роботи згідно з планом здійснюються щодо підтвердження в галузі та введення обладнання, а потужність буде поступово виводитися по мірі прогресу будівництва.

Внутрішній ланцюжок виробництва оптичних чипів переходить від «збірки модулів» до повного циклу: «матеріали — епітаксія — чипи — упаковка та тестування — модулі».

Відомо, що в галузі оптичних чіпів CPO є «святим граалем» промисловості. Однак наразі реалізація CPO постійно відкладається. Тому в індустрії існує велика стурбованість щодо сектору оптичних комунікацій: якщо майбутній CPO (спільно упакована оптика) довго не буде реалізований або виявиться слабким, чи не втратять оптичні модулі своє потенційне зростання?

Останній оптичний звіт Morgan Stanley надає чіткий заперечення. Morgan Stanley зазначає, що інвестори надто зосереджені на моменті «коли використовувати CPO», ігноруючи фундаментальну незмінну — потребу у зростанні пропускної здатності.

Незалежно від того, яку архітектуру — вставні оптичні модулі, NPO, CPO, OBO чи гібридну — в кінцевому підсумку вибере ринок для масштабування, попит на більшу пропускну здатність має продовжувати стимулювати збільшення кількості оптичних двигунів, лазерів та пов’язаних компонентів на кожен GPU/стелаж. За думкою Morgan Stanley, як саме буде розвиватися архітектура — це лише питання шляху, але значне зростання загального обсягу оптичних компонентів є невід’ємною реальністю.

Що таке CPO, NPO та сьогоднішні?

Традиційний сьогоднішній (Pluggable): оптичні модулі вставляються, як USB-пам’ять, у передню панель комутатора. Вони підключаються до внутрішнього комутаційного чіпа (ASIC) за допомогою мідних проводів.

NPO (Near-Package Optics): переміщення світлової двигунної установки всередину комутатора, поруч із комутаційним чіпом, для скорочення відстані мідних проводів.

CPO (сумісна оптична упаковка): інтеграція оптичного чіпа та чіпа комутації (або GPU) на одній підкладці, що повністю виключає довгі мідні проводи та мінімізує споживання енергії та затримки.

Наразі CPO справді має серйозні проблеми, такі як надзвичайно складна упаковка, низький вихід добрих виробів, а також те, що злам одного компонента може призвести до повної втрати материнської плати (неможливість ремонту/поганий сервіс). Тому масове поширення CPO, швидше за все, сповільниться. Але навіть якщо ринок на короткий термін не використовуватиме CPO, а продовжуватиме використовувати традиційні вставні оптичні модулі або підходити до «мішаного шляху мідь/CPO», кількість оптичних двигунів і лазерів на кожному AI-сервері та на кожному GPU все одно значно зростатиме.

Суперечки щодо CPO — це не лише спір про місце розташування, а й спір щодо вибору джерела світла. Суть CPO полягає у розміщенні оптичного двигуна якомога ближче до комутаційного або обчислювального чіпа, щоб скоротити відстань передачі високоскоростних електричних сигналів, знизити споживання енергії та подолати обмеження пропускної здатності. Однак наразі в промисловості немає єдиного рішення щодо джерела світла.

Наразі найбільш популярними напрямками є три: SiPh + CW Laser (фотоніка на кремнії + лазер з безперервним випромінюванням), VCSEL (вертикальні резонансні лазери з поверхневим випромінюванням) та MicroLED (мікроскопічні світлодіоди). Різниця в ступені зрілості, вартості, відстані та споживанні енергії між цими напрямками визначає, що CPO, ймовірно, не буде реалізована у єдиній формі, а замість цього сформує різні рішення, які будуть співіснувати на різних рівнях відстаней у AI-центрах обробки даних.

SiPh + CW Laser — це рішення «кремнієвий фотонний чіп + лазер з безперервним випромінюванням», яке має найвищий рівень технічної зрілості, забезпечує ефективну відстань передачі понад 1 км і краще підходить для з’єднань у центрах обробки даних, де високі вимоги до пропускної здатності, відстані та надійності, але все ще існують проблеми з енергоспоживанням на рівні системи, зчепленням та упаковкою та витратами.

Переваги VCSEL полягають у високій енергоефективності, низькій вартості, здатності до створення масивів та високому рівні технологічної зрілості, але їх ефективна відстань зазвичай обмежена сотнями метрів, що робить їх більш підходящими для короткодистанційного з’єднання всередині шаф або між шафами. Тому VCSEL не призначені для заміни SiPh + CW Laser, а можуть слугувати додатковим рішенням у сценаріях короткодистанційного, низьковартісного та високощільного оптичного з’єднання.

MicroLED є більш перспективним рішенням майбутнього, яке має потенціал низької затримки, низької вартості та високої енергоефективності, але має коротший ефективний діапазон і найнижчий рівень технологічної зрілості. Це — «темний коник» у галузі оптичних з’єднань, який отримав велику увагу за останні роки. Стартапи з сіліконової оптики, такі як Ayar Labs, активно досліджують застосування MicroLED, які спочатку використовувалися в галузі дисплеїв, для високогустинних близьких оптичних з’єднань на рівні Chiplet. Цей підхід використовує дуже маленькі (у мікрометровому діапазоні) масиви LED як джерело світла, безпосередньо інтегроване на краю обчислювальних чипів (наприклад, GPU, HBM) або на підкладці, де електричний сигнал безпосередньо керує миготінням MicroLED для передачі даних.

З цього випливає, що майбутнє CPO, ймовірно, не буде залежати від перемоги одного джерела світла, а замість цього сформує структуру, в якій різні рішення — SiPh, VCSEL, MicroLED — будуть існувати паралельно залежно від різних відстаней, щільності пропускної здатності та обмежень витрат усередині AI-центру обробки даних. Це також підтверджує, що розширення виробництва оптичних чипів — це не просто ставка на одну конкретну технологію CPO, а ставка на збільшення вартості всієї системи джерел світла, оптичних двигунів, упаковки та тестування, а також матеріалів після переходу AI-кластерів від електричного до оптичного з’єднання.

У цій глобальній хвилі розширення виробництва оптичних чипів, підтриманої обчислювальною потужністю ШІ, жоден регіон не бажає залишатися позаду: США перебудовують власний виробничий ланцюг за допомогою політики та капіталу великих компаній, Японія запекло захищає свої бар’єри у сфері верхніх матеріалів, Європа активно просуває інженерне застосування силіконової оптики та гетерогенних інтеграцій композитних напівпровідників, а Китай демонструє високу промислову стійкість завдяки надзвичайно швидкому запуску виробничих ліній, масштабу будівельних робіт та поступовому розширенню в напрямку верхніх матеріалів та вертикально інтегрованих чипів.

На поверхні це змагання виробників з США, Японії, Європи та Китаю за виробничі потужності; у суті — це спільна ставка глобального напівпровідникового ланцюга постачання на «більше світла» після переходу AI-центри обробки даних від розширення обчислювальних потужностей до розширення пропускної здатності.

Змагання у зброях ери фотонів вже досягло гостроти.

Цей матеріал надійшов із微信-каналу «Нагляд за напівпровідниковою галуззю» (ID: icbank), автор: Ду Цінь DQ