TSMC посідає лідируючі позиції в галузі спільної упаковки оптики (CPO) у центрах обробки даних. Броміо та NVIDIA вже надіслали зразки або відправили CPO-перемикачі на основі технологій TSMC своїм клієнтам.Автор статті, джерело: Wall Street Journal
У поточній гонці «спільно упакованої оптики (CPO)» на центрі обробки даних, TSMC вже зайняла лідируючі позиції завдяки прогресу продуктів Broadcom та NVIDIA. Тим часом, Samsung, можливо, зробить ставку на наступний етап.
12 липня інституція PhotonCap опублікувала статтю з полевими дослідженнями, в якій зазначено, що CPO для комутаторів офіційно перейшли з етапу технічної перевірки на етап впровадження клієнтами.
Виробничі та передові упаковочні здібності TSMC в цьому сегменті вже були підтверджені першими топовими комерційними проектами. Але майбутній бій буде набагато складнішим, ніж поточні CPO-перемикачі.
Коли оптичний I/O (оптичний інтерфейс) глибоко інтегрується всередину пакету, де розташовані гетерогенні обчислювальні чіпи (XPU) та пам’ять з високою пропускною здатністю (HBM), той, хто зможе керувати спільним дизайном цих трьох компонентів, перетворить усі конкурентні розміри галузі.
Вон-Кён Чхой, старший віце-президент Samsung Electronics, 9 липня на Nano Korea повідомив, що компанія розробляє передові упаковки 2.xD, призначені для інтеграції HBM, логічних чіпів та фотонних чіпів у єдину упаковку. Цей напрямок спрямований на оптичний I/O майбутніх упаковок для AI-обчислень.
Зараз TSMC лідирує у сфері «CPO для комутаторів»
На сьогоднішньому ринку CPO TSMC є безсуперним лідером.
Дослідження показує, що Broadcom надала зразки 102,4 Тбіт/с Ethernet-комутатора на основі платформи COUPE (Compact Universal Photonic Engine) від TSMC раннім клієнтам.
В той же час, фотонні комутатори NVIDIA Quantum-X вже відправлені, а фотонні комутатори Spectrum-X увійшли у фазу виробництва; до перших користувачів входять CoreWeave, Lambda та Oracle.
Спільною рисою цього покоління продуктів є те, що оптичний двигун розташовується поруч із переключальним ASIC (спеціалізованим інтегральним колом). Основою виробництва є зріла технологія кремнієвої фотоніки TSMC та можливості 3D-стекування SoIC.
У цій архітектурі конкуренція зосереджена на стекуванні, з’єднанні фотонних інтегральних схем (PIC) з електронними інтегральними схемами (EIC) та їх інтеграції з упаковкою комутатора. На цьому етапі HBM не є обов’язковим компонентом.
Навпаки, опублікований三星 «однохідний (Turnkey) CPO» план досягнення цілей на 2029 рік. Якщо оцінювати за поточними обсягами відправлення CPO-перемикачів та підтвердженням клієнтів, Samsung ще не досяг того ж комерційного темпу, що й TSMC.
Турбота про споживання енергії спонукає оптичні двигуни наближатися до обчислювальних чіпів
Основною причиною переходу оптичного I/O з традиційного рівня плати на внутрішню частину пакету є енергоспоживання.
Матеріали, підготовлені Samsung Foundry для OECC 2026, розкривають ключовий етап:
- Коли съемные оптические модули встановлені на рівні плати, енергоспоживання на один біт становить приблизно 10 пДж;
- Коли оптичний двигун розміщується на підкладці (Substrate) біля комутатора, споживання енергії знижується приблизно до 5 пДж;
- Якщо оптичний I/O далі наближатиметься до інтерпозера поблизу XPU, споживання енергії може значно знизитися до приблизно 2 пДж.
Основна логіка цієї зміни полягає у «скороченні відстані передачі електричних сигналів». Чим ближче оптичний двигун до обчислювального чіпа, тим коротшими є електричні ланцюги, і тим менше потрібно регулювати сигнал для компенсації втрат у трасах на платі та роз’ємах.
Тому передові упаковки стають ключовим етапом у перетворенні «фізичної переваги у споживанні енергії» на «комерційну перевагу продукту». Це не означає, що CPO миттєво витіснить вставні оптичні модулі — обидва типи будуть довгостроково співіснувати при різних діапазонах передачі та бюджетах споживання енергії.
Прогнози даних Samsung виявили тенденції: річний темп зростання ринку сьогоднішніх оптичних модулів перевищує 25%, а річний темп зростання ринку CPO — понад 150%. Капітал і ресурси на дослідження та розробки безумно потікають до високоз інтегрованих оптичних архітектур.
Дві архітектури CPO: різниця в конкуренції між Samsung і TSMC
Змішування «CPO-перемикача» з «оптичним I/O XPU-HBM» серйозно недооцінює складність наступного етапу конкуренції. Насправді, це дві абсолютно різні архітектури:
Першим є сучасний стандарт «CPO для комутаторів». Оптичний двигун розташований поруч із ASIC комутатора, до цієї категорії належать продукти Broadcom та NVIDIA. Він вирішує проблеми споживання енергії та цілісності сигналу при високопропускній комутації. Перевага TSMC полягає у фотонічній технології на кремнії, передових методах з’єднання та інтеграції упаковки комутатора.
Другий тип — це оптичний I/O-пакет для системи XPU-HBM. Його структура передбачає одночасне розміщення на посереднику XPU (або GPU), HBM та оптичного двигуна, що містить PIC та EIC. У цьому випадку оптичний I/O більше не є периферійним компонентом комутатора, а стає справжньою частиною «обчислювального пакета».
Недавній запропонований Samsung високопосадовцями 2.xD передовий упаковка спрямований саме на цей напрямок. Цей розв’язок передбачає інтеграцію HBM, логічних чіпів та силіконових оптичних чіпів в одному пакеті та розширення можливостей системної упаковки за допомогою посиленого шару розподілу на панелі (RDL) для задоволення вимог до величезної пропускної здатності в AI-центрах обробки даних.
Для інвесторів логіка конкуренції між цими двома архітектурами абсолютно різна: перша вимагає досконалості лише в одному процесі виробництва та упаковки, тоді як друга вимагає глибокої спільної оптимізації обчислень, пам’яті, оптики та упаковки ще на етапі початкового проектування.
Схований козырь Samsung та реальні обмеження, пов’язані з виходом добрих кристалів на багатоділянковій основі
Найбільшою потенційною диференціюючою перевагою Samsung є його «триадна» бізнес-модель, яка одночасно включає HBM, логічні чіпи на замовлення та платформу кремнієвої оптики.
Тайванська фабрика напівпровідників, хоча й має передові можливості логічного виробництва, фотоніки на кремнії та упаковки CoWoS, сама не виробляє HBM.
Samsung вже змогла з’єднати HBM зі своїми виробничими можливостями за допомогою базового чіпа SF4 та створила власну силіконово-оптичну платформу. Це означає, що Samsung теоретично може проводити спільне спроектування інтерфейсу HBM, логічного I/O, оптичного двигуна та теплового менеджменту в межах компанії, не залежачи від зовнішніх постачальників пам’яті.
2.xD упаковка стикається з надзвичайно жорсткими випробуваннями «багаточіпного виходу добрих виробів». Коли логічний чіп, HBM, PIC, EIC та інтерпозит розміщуються в одній упаковці, будь-яка невдача одного з компонентів призводить до відходу всієї дорогущої упаковки.
Збільшення кількості чіпів, розширення площі упаковки та зростання складності з’єднань відбуваються в кілька разів, що посилює тиск на вихід доброї продукції та ризики витрат.
Тим часом конкуренти не сидять складаючи руки. TSMC продовжує інтеграцію COUPE та упаковки CoWoS, підключаючи HBM через зрілу зовнішню екосистему.
З іншого боку, лідер у сфері зберігання SK Hynix також активно розвиває свої можливості у сфері передових упаковок: їхній завод з передових упаковок у Індіані, США, з інвестиціями 3,87 млрд доларів США почне серійне виробництво у 2028 році, а також вже включив CPO до своїх досліджень і розробок у сфері систем пам’яті.
Міжгалузева співпраця в галузі оптики, пам’яті та упаковки стає спільною точкою зосередження для повного ланцюга поставок.
Ордери — єдиний критерій визначення перемоги та поразки
TSMC виграла перший раунд боротьби за CPO-перемикачі, її перевага ґрунтується на реальних зразках від клієнтів, відправці продукції та прогресі у масовому виробництві.
Тим часом Samsung робить ставку на наступну битву: намагається використати свою вертикальну інтеграцію в галузі HBM, логіки та силіконової оптики, щоб обійти конкурентів у сфері упаковки AI-обчислень.
Але ринок не повинен рівняти «технічну дорожню карту» з «бізнесовим валом».
Протягом наступних 12 місяців єдиним найважливішим сигналом, який варто стежити, є: чи з’явиться на ринку замовлення на проект від іменного клієнта, яке чітко вимагає об’єднання HBM, логічного чіпа та оптичного I/O в одному пакеті для виробництва Samsung?
Якщо цей заказ буде реалізований, «триада» Samsung перетвориться з паперових активів у справжній комерційний інструмент.
Якщо виконання затягнеться, то гнучкий шлях, побудований TSMC на основі лідируючих технологій та зовнішньої екосистеми HBM, залишиться найбільш надійним вибором для великих гравців у сфері ШІ.