ٹی ایس ایم سی ڈیٹا سینٹر میں کو-پیکیجڈ آپٹیکل (CPO) کے شعبے میں لیڈر ہے، اور بروکاد اور نوڈیا کے CPO سوئچز، جو ٹی ایس ایم سی کی ٹیکنالوجی پر مبنی ہیں، صارفین کو نمونے یا شپمنٹ کے طور پر فراہم کیے جا چکے ہیں۔

مضمون کے مصنف، ذریعہ: وول سٹریٹ ویزن

موجودہ ڈیٹا سینٹر میں "کو-پیکیجڈ آپٹیکس (CPO)" کے مقابلے میں، TSMC نے Broadcom اور NVIDIA کے مصنوعات کی ترقی کے ساتھ اب تک ایک اچھا آغاز کیا ہے۔ اس کے برعکس، Samsung اگلے مرحلے پر اپنا دباؤ مرکوز کر سکتا ہے۔

12 جولائی، ادارہ PhotonCap نے ایک عملی تحقیق کا مضمون جاری کیا جس میں بتایا گیا کہ سوئچ کے لیے CPO علیحدہ طور پر ٹیکنالوجی کی تصدیق سے گزر کر صارفین کے لیے لاگو کرنے کے مرحلے تک پہنچ چکا ہے۔

ایک ٹریک میں تائیوان سیمیکنڈکٹر کی تیاری اور اعلیٰ پیکیجنگ کی صلاحیت کو پہلے ٹاپ کمرشل منصوبوں نے تصدیق کر لیا ہے۔ لیکن مستقبل کا میدان جنگ، ابھی کے سوئچ CPO سے کہیں زیادہ پیچیدہ ہے۔

جب آپٹیکل I/O (آپٹیکل انٹرفیس) کو ہیٹروجینس کمپیوٹنگ چپ (XPU) اور ہائی بینڈ ویت میموری (HBM) کے پیکیج کے اندر گہرا کیا جائے، تو جو کوئی ان تینوں کے مشترکہ ڈیزائن کو ڈھالے گا، وہ پورے صنعت کے مقابلے کے پہلوؤں کو دوبارہ شکل دے دے گا۔

سیمیسونگ الیکٹرانکس کے سینئر وائس پریزیڈنٹ ون-کیونگ چوئی نے 9 جولائی کو نینو کوریا میں کہا کہ کمپنی 2.xD ایڈوانسڈ پیکیجنگ تیار کر رہی ہے، جس میں HBM، منطقی چپ اور سلیکون فوٹونکس چپ کو ایک ہی پیکیج میں اکٹھا کیا جائے گا۔ یہ رجحان مستقبل کے AI کمپوٹنگ پیکیجنگ کے لیے آپٹیکل I/O کو ہدف بناتا ہے۔

اب تائیوان سیمیکنڈکٹر کوئی "سواچ CPO" کا رہنما ہے

موجودہ CPO مارکیٹ میں TSMC بے نقاب طور پر لیڈر ہے۔

تحقیق کے مطابق، بیکوم نے تائیوان سیمیکنڈکٹر مینوفیکچرنگ کارپوریشن کے COUPE (کمپیکٹ یونیورسل فوٹونک انجن) پلیٹ فارم پر مبنی 102.4Tbps CPO ایتھرنیٹ سوئچ کے نمونے ابتدائی صارفین کو بھیج دیے ہیں۔

اسی دوران، نوڈیا کے کوانٹم-ایکس فوٹون سوئچز کی ڈیلیوری شروع ہو چکی ہے، اور اسپیکٹرم-ایکس ایتھرنیٹ فوٹون سوئچز تیاری کے مراحل میں ہیں، جن میں پہلے استعمال کرنے والوں میں کوروویو، لیمڈا اور اوریکل شامل ہیں۔

اس نسل کے مصنوعات کا مشترکہ نقطہ یہ ہے کہ آپٹیکل انجن کو سوئچ ASIC (خاص مقصد کا انٹیگریٹڈ سرکٹ) کے قریب ڈالا جاتا ہے۔ اس کی بنیادی تیاری، تائیوان سیمیکنڈکٹر مینوفیکچرنگ کارپوریشن کی بالغ سلیکون فوٹونکس ٹیکنالوجی اور SoIC 3D ڈھیر کی صلاحیت پر مبنی ہے۔

اس ڈیزائن کے تحت، مقابلہ فوٹونک انٹیگریٹڈ سرکٹس (PIC) اور الیکٹرانک انٹیگریٹڈ سرکٹس (EIC) کے اسٹیکنگ، بانڈنگ، اور ان کے سوئچ پیکیج کے ساتھ اندراج پر مرکوز ہے۔ اس مرحلے میں، HBM ضروری کمپوننٹ نہیں ہے۔

اس کے برعکس، سامسنگ نے اپنی "ایک ہی جگہ (Turnkey) CPO حل" کی راستہ نمائی 2029 تک کے لیے مقرر کی ہے۔ موجودہ سوئچ CPO کی شپمنٹ اور صارفین کی تصدیق کے معیار کے مطابق، سامسنگ ابھی تک تائیوان سیمیکنڈکٹر کے ساتھ ایک جیسے کاروباری رفتار کو حاصل نہیں کر پا رہا۔

بجلی کی خرچ کی فکر کی وجہ سے آپٹیکل انجن کمپیوٹنگ چپ کی طرف قریب آ رہا ہے

روایتی بورڈ لیول سے پیکیج کے اندر تبدیلی کا سب سے اہم تقاضا توانائی کا استعمال ہے۔

三星 فاؤنڈری کے OECC 2026 کے لیے تیار کردہ شو میٹریلز ایک اہم مرحلہ ظاہر کرتے ہیں:

جب قابل ڈالنے والی آپٹیکل ماڈیولز بورڈ لیول پر ڈالے جاتے ہیں، تو ایک بٹ کی توانائی کھپت تقریباً 10pJ ہوتی ہے؛
جب آپٹیکل انجن کو سوئچ کے قریب سبسٹریٹ پر رکھا جاتا ہے، تو توانائی کا استعمال لگ بھگ 5pJ تک کم ہو جاتا ہے؛
اگر آپٹیکل I/O کو مزید XPU کے قریب انٹرپوزر تک لے جایا جائے تو توانائی کا استعمال لگभग 2pJ تک کم ہو سکتا ہے۔

اس تبدیلی کا بنیادی منطق “الیکٹریکل سگنل کی مسافت کو کم کرنا” ہے۔ جتنا زیادہ آپٹیکل انجن کمپیوٹنگ چپ کے قریب ہوگا، اتنا ہی مختصر الیکٹریکل لینک ہوگا، اور بورڈ لیول ٹریس اور کنکٹرز کے نقصانات کو پورا کرنے کے لیے درکار سگنل ایڈجسٹمنٹ کم ہوگا۔

اس لیے، ایڈوانسڈ پیکیجنگ "فیزیکل پاور کنسلیٹ" کو "بزنس پروڈکٹ فائدہ" میں تبدیل کرنے کا اہم مرحلہ بن گیا ہے۔ اس کا مطلب یہ نہیں کہ CPO فوراً قابل تبدیل اپٹیکل مڈیولز کو ختم کر دے گا، دونوں مختلف ٹرانسمیشن فاصلوں اور پاور بجٹ کے تحت طویل عرصے تک ساتھ رہیں گے۔

لیکن سامسنگ کے ڈیٹا کے پیش گوئی سے ظاہر ہوتا ہے کہ قابل الگ کیے جانے والے آپٹیکل مارکیٹ کی سالانہ نمو 25% سے زیادہ ہے، جبکہ CPO مارکیٹ کی سالانہ نمو 150% سے زیادہ ہے۔ سرمایہ اور ریسرچ اور ڈویلپمنٹ کے وسائل اعلیٰ انٹیگریشن والے آپٹیکل ایرکٹیکچر کی طرف پاگل پن سے بہ رہے ہیں۔

دو CPO آرکیٹیکچرز، سامسنگ اور TSMC کا غیر مطابقت پذیر مقابلہ

سوئچ CPO کو XPU-HBM آپٹیکل I/O کے ساتھ گل ملانا، اگلے مرحلے کی مقابلے کی پیچیدگی کو بہت زیادہ کم سمجھنا ہوگا۔ درحقیقت، یہ دو بالکل مختلف آرکیٹیکچرز ہیں:

پہلا قسم موجودہ مقبول "سويچ CPO" ہے۔ آپٹیکل انجن کو سويچ ASIC کے پاس رکھا جاتا ہے، جس میں بروڈکوم اور نوڈیا کے پروڈکٹس شamil ہیں۔ یہ اعلیٰ بینڈ ویتھ سويچنگ کے مناظر میں انٹر کنکشن کی طاقت کے استعمال اور سگنل انٹیگرٹی کا مسئلہ حل کرتا ہے۔ TSMC کا تحفظ سلیکون فوٹونکس، ایڈوانسڈ بانڈنگ اور سويچ پیکیجنگ انٹیگریشن پر مبنی ہے۔

دوسرا قسم "XPU-HBM سسٹم" کے لیے آپٹیکل I/O پیکیج ہے۔ اس کی ساخت میں میڈیئم لیئر پر XPU (یا GPU)، HBM، اور PIC اور EIC کو شامل کرنے والے آپٹیکل انجن کو ایک ساتھ ترتیب دیا جاتا ہے۔ اس صورت میں، آپٹیکل I/O صرف سوئچ کا باہری کمپوننٹ نہیں رہتا، بلکہ اسے "کمپوٹیشن پیکیج" کا اصل حصہ بنایا جاتا ہے۔

سیمیسونگ کے ایگزیکٹو نے حالیہ وقت میں 2.xD ایڈوانسڈ پیکیجنگ کا تصور پیش کیا ہے جو اس سمت کو ہدف کرتا ہے۔ اس منصوبے کے تحت HBM، منطقی چپ اور سلیکون فوٹونک چپ کو ایک ہی پیکیج میں اکٹھا کیا جائے گا، اور سسٹم پیکیجنگ کی صلاحیت کو پینل لیول ری-برتھ لیئر (RDL) انٹرمیڈیٹر کے ذریعے وسعت دی جائے گی تاکہ AI ڈیٹا سینٹر کی بہت زیادہ بینڈ ویتھ کی ضروریات پوری کی جا سکیں۔

سرمایہ کاروں کے لیے، ان دونوں ڈیزائن کے درمیان مقابلہ کا منطق بالکل مختلف ہے: پہلا صرف ایک ہی تیاری اور پیکیجگ کے عمل کو ٹیسٹ کرتا ہے؛ جبکہ دوسرا، کمپیوٹنگ، میموری، آپٹیکل اور پیکیجگ کو "ڈیزائن کے آغاز" میں گہری طور پر مل کر بہتر بنانے کی ضرورت رکھتا ہے۔

سیمیکونڈکٹر کے ایک ڈیزائن کے ساتھ متعدد ڈائی کی یکجا صلاحیت اور عملی پابندیاں

سیمیسونگ کا بڑا ممکنہ تمیزی فائدہ اس کی "تین-رکنی" کاروباری ساخت میں ہے، جو اسے HBM، منطقی چپ کنٹریکٹنگ اور سلیکون فوٹونکس پلیٹ فارم فراہم کرتی ہے۔

ٹی ایس ایم سی کے پاس اعلیٰ منطقی ڈیجیٹل فیکٹری، سلیکون فوٹونکس اور CoWoS پیکیجنگ کی صلاحیتیں ہیں، لیکن یہ خود HBM نہیں بناتا۔

اس طرح، سامسنگ نے SF4 بیس ڈائی کے ذریعے HBM کو اپنے ویفر ٹیکنالوجی کے ساتھ جوڑ دیا ہے اور اپنا خود کا سلیکون فوٹونکس پلیٹ فارم تعمیر کر لیا ہے۔ اس کا مطلب یہ ہے کہ سامسنگ نظریہ طور پر HBM انٹرفیس، منطقی I/O، آپٹیکل انجن اور تھرمل مینجمنٹ کا مشترکہ ڈیزائن اپنے اندر کر سکتا ہے، بغیر کسی باہری میموری فراہم کنندہ پر منحصر ہونے کے۔

2.xD پیکیج کو "مُلٹی-ڈائی یاک کی شدید چیلنج" کا سامنا ہے۔ جب لاجک چپ، HBM، PIC، EIC اور انٹرمیڈیٹ لیئر ایک ہی پیکیج میں ڈال دیے جاتے ہیں، تو کسی بھی کمپوننٹ کی خرابی پورے مہنگے پیکیج کو برباد کر دیتی ہے۔

چپ کی تعداد میں اضافہ، پیکیج کے رقبے میں اضافہ اور بانڈنگ کی پیچیدگی میں اضافہ، یونٹ فیصد دباؤ اور لاگت کے خطرات کو کئی گنا بڑھا رہا ہے۔

اسی دوران، مقابلہ کرنے والے فریق فعال ہیں۔ TSMC COUPE اور CoWoS پیکیج کو ایک ساتھ جوڑ رہا ہے، جس کے ذریعے بالغ باہری ایکوسسٹم کے ذریعے HBM کا احاطہ کیا جا رہا ہے۔

دوسری طرف، اسٹوریج کے بڑے کھلاڑی ایس کے ہائیریس بھی اعلیٰ پیکیجگ کے شعبے میں اپنی صلاحیتیں مکمل کرنے کے لیے تیزی سے کام کر رہا ہے، جس کا امریکہ کے انڈیانا میں 38.7 ارب ڈالر کا سرمایہ کاری والا اعلیٰ پیکیجگ فیکٹری 2028 تک تولید شروع کرے گا، اور اس نے CPO کو اپنے میموری سسٹم کی تکنولوجی کے ترقیاتی منصوبے میں شامل کر لیا ہے۔

آپٹیکل، میموری اور پیکیج کے درمیان عبوری تعاون، پوری صنعتی زنجیر کا مشترکہ فوکس بن رہا ہے۔

صرف آرڈر ہی فتح یا شکست کا واحد معیار ہے

ٹی ایس ایم سی نے سوئچ CPO کے پہلے مرحلے میں فتح حاصل کی، جس کا فائدہ اصل客户 کے نمونوں، مصنوعات کی ڈیلیوری اور ماس پروڈکشن کی پیش رفت پر مبنی ہے۔

جبکہ سامسنگ اگلے معرکے پر ڈال رہا ہے: اپنی HBM، منطقی اور سلیکون فوٹونکس میں عمودی ادغام کی صلاحیتوں کا استعمال کرتے ہوئے AI کمپیوٹنگ پیکیجِنگ کے شعبے میں آگے نکلنا۔

لیکن بازار کو "ٹیکنیکل روڈ میپ" کو "بزنس مارٹیل" کے طور پر نہیں سمجھنا چاہیے۔

اگلے 12 ماہ میں صرف ایک ہی سگنل جس کا پیچھا کیا جانا چاہیے: کیا بازار میں کوئی نامہ جاری کرے گا جس میں واضح طور پر HBM، منطقی چپ اور آپٹیکل I/O کو ایک ہی پیکیج میں سامسونگ کے ذریعے ڈھالنے کا مطالبہ کیا جائے؟

اگر یہ آرڈر لاگو ہوتا ہے، تو سامسنگ کا "تینوں ایک ساتھ" کاغذی اثاثوں سے حقیقی تجارتی آلہ میں تبدیل ہو جائے گا۔

اگر ادائیگی میں تاخیر ہوتی رہی، تو ٹی ایس ایم سی کی قائدانہ پروسیس اور بیرونی HBM ایکوسسٹم کے ساتھ تعمیر کردہ لچکدار راستہ، AI بڑوں کے لیے اب بھی سب سے محفوظ منتخب ہوگا۔