مصنف: گودو
AI کے دو سب سے زیادہ مقبول شعبے، اسٹوریج اور لائٹ ہیں۔ پہلے میں نے اسٹوریج کے فریم ورک کے بارے میں لکھا تھا (AI اسٹوریج لیولز کے منافع کے پول اور صنعتی ڈھانچے کو ایک مضامین میں سمجھیں)، اس بار میں لائٹ پر لکھتا ہوں۔
سیلیکون فوٹونکس، جسے سیلیکون فوٹونکس کہا جاتا ہے، کو کمپیوٹنگ چپس کے درمیان مواصلات کے لیے استعمال کیا جاتا ہے، جو قدیمی تانے کی جگہ لیتا ہے، نیچے کا گراف بہت واضح ہے۔
عام طور پر لوگ جب انہیں دیکھتے ہیں تو پریشان ہو جاتے ہیں، جیسے LPO (لینیئر پلگ ایبل آپٹیکل)، CPO (کو-پیکیجڈ آپٹیکل)، OCS (آپٹیکل سوئچنگ)، اور Optical I/O (آپٹیکل ان پٹ آؤٹ پٹ)، یہ سب سلیکون فوٹونکس کے لیے مختلف ٹیکنالوجی کے راستے ہیں۔
عام طور پر چپیں تانبا کے تاروں کے ذریعے کمیونیکیٹ کرتی ہیں۔ سلیکون فوٹونک چپ میں روشنی پیدا کرنے والے لیزر، روشنی کو "مڈیولیٹ" کرنے والے مڈیولیٹرز، اور روشنی کو "ریسیور" کرنے والے *ڈیٹیکٹرز* کو براہ راست سلیکون چپ پر ڈال دیا جاتا ہے اور فوٹون کمیونیکیشن استعمال کی جاتی ہے۔
تو، تانبا کی جگہ کیوں لگائی جا رہی ہے؟ اور دوسری چیزوں کے بجائے سلیکون فوٹونکس کیوں استعمال کی جا رہی ہے؟
سب سے پہلے، کاپر تار 1.6T سے زیادہ سگنل کو ٹرانسمٹ کرتے وقت تقریباً فزیکل حد تک پہنچ جاتے ہیں، اور سگنل ناکافی ہونا شروع ہو جاتا ہے۔ مادہ بدلنا ضروری ہے۔ یہ سب سے اہم بات ہے اور کیا جانا چاہیے۔ اسے بینڈ ویتھ وول کہا جاتا ہے۔
دوسرا، تانبا ایک حقیقی فزیکل اشیاء ہے، جب GPU کلัส بڑھ جاتے ہیں تو تانبے کے تاروں کے لیے کوئی جگہ نہیں رہتی۔ یہی وجہ ہے کہ تانبا کو بدلنا پڑتا ہے۔ روشنی کا معاملہ الگ ہے، آپ روشنی کے انٹرفیس کو سوئچ چپ کے بالکل پاس ہی ویلڈ کر سکتے ہیں، جس سے بہت سارے وائرنگ کا کام بچ جاتا ہے۔ اسے تکنیکی طور پر سائز وال کہا جاتا ہے۔
دوبارہ، تانبا بہت زیادہ بجلی استعمال کرتا ہے، جبکہ سلیکون فوٹونکس صد میگاواٹ کے سہولیات میں روزانہ لاکھوں یونٹ بجلی بچاتا ہے، جو تانبے کے تاروں کے ذریعے کمیونیکیشن کے دوران خرچ ہوتی ہے۔ جب آپ اسے روشنی میں تبدیل کر دیتے ہیں، تو وہ بجلی GPU پر اصل کمپوٹیشن کے لیے استعمال کی جا سکتی ہے۔ اسے تکنیکی طور پر پاور وول کہا جاتا ہے۔
زیادہ دلچسپ بات یہ ہے کہ سلیکون فوٹونکس موجودہ سیمی کنڈکٹر کے بالکل تیار CMOS تیاری کے عمل کا استعمال کر سکتی ہے، جس کے لیے نئے فیکٹری کی ضرورت نہیں ہوتی، اور اسے کم لاگت پر بڑے پیمانے پر تیار کیا جا سکتا ہے۔
بے شک، سلیکون فوٹونکس کا ایک کمزور پہلو بھی ہے، کیونکہ سلیکون خود کارآمد طریقے سے روشنی نہیں کر سکتا، اس کے لیے انڈیم فاسفائڈ (InP) مواد کی ضرورت ہوتی ہے۔ اور یہ پوری صنعت کا سب سے اہم گلوگیر نقطہ بن گیا ہے۔
سیلیکون فوٹونکس کی ترقی
اہم ترین میل کا نشان 2025ء کا مارچ ہے، جب NVIDIA نے GTC کانفرنس میں Quantum-X اور Spectrum-X فوٹونک سوئچز کا اعلان کیا، اور ہوآنگ رینکون نے اعلان کیا کہ اگلی نسل Rubin سے لے کر، "آپٹیکل انٹرکنیکشن ایک اختیاری خصوصیت نہیں، بلکہ معیاری ہو جائے گی۔"
ایک ہفتے کے بعد، NVIDIA نے Coherent اور Lumentum میں مل کر 40 ارب ڈالر کی سرمایہ کاری کا اعلان کیا، جس سے اہم سپلائی چین محفوظ ہو گئی۔
سیلیکون مبنی فوٹو الیکٹرک اثر کا مقالہ 1980 کی دہائی میں شائع ہوا، 2004-2014 میں انٹیل اور آئی بی ایم نے سیلیکون مبنی فوٹونک مڈیولیٹرز تیار کیے۔
گزشتہ دہائی میں، AWS، Google، Meta جیسے بہت بڑے کلاؤڈ سروس فراہم کنندگان نے سلیکون فوٹونکس کا استعمال کیا، لیکن اس وقت یہ صرف فائبر آپٹیکل کمیونیکیشن کا ایک حصہ تھا۔
موجودہ صنعتی تقسیم
1) سب سے نیچے: ویفر فیکٹری
فوتون چپس کا ایجاد کریں۔ TSMC $TSM COUPE پروسیس کے ساتھ لیڈر ہے، Tower Semiconductor $TSEM صرف سلیکون فوٹونکس کنٹریکٹ مینوفیکچرنگ پر توجہ دیتی ہے، جس کی 2025 میں سلیکون فوٹونکس کی آمدنی میں 70 فیصد کا اضافہ ہوا۔ GlobalFoundries $GFS نے سنگاپور کے AMF کی خریداری کے ذریعے دنیا کا سب سے بڑا مخصوص سلیکون فوٹونکس کنٹریکٹ مینوفیکچرر بن گیا ہے۔
2) دوسری سطح: مرکزی ڈیوائس فراہم کنندہ
لیزر، مڈیولیٹرز وغیرہ فراہم کرنے والی کمپنیاں جو تیز رفتار EML لیزرز کو تیار کر سکتی ہیں، دنیا بھر میں پانچ سے کم ہیں، جن میں فوسفید انڈیم (InP) لیزرز شامل ہیں۔
لومینٹم $LITE صرف وہی فریق ہے جو 200G/لین EML لیزر کو تیار کر سکتا ہے، جو 1.6T آپٹیکل میڈیول کا مرکزی حصہ ہے۔ NVIDIA نے اس کی پیداوار کو محفوظ رکھنے کے لیے اپنے آرڈرز 2027 کے بعد تک کر دیے ہیں۔
3) تیسری سطح: ماڈیول اور سسٹم فیکٹریاں
Parts کو مل کر مصنوعات بنائیں۔ Coherent عالمی فوٹونک ٹرانسیور مارکیٹ کا 25% حصہ رکھتا ہے۔ چین کی کمپنیاں Zhongji Xuchuang (InnoLight)، Xinyisheng (Eoptolink)، اور Guangxun Technology (Accelink) تیاری کے پیمانے اور لاگت کی مقابلہ کن صلاحیتوں کے لحاظ سے نظر انداز نہیں کی جا سکتیں۔
4) سب سے اوپر: سسٹم انٹیگریٹر
NVIDIA، Cisco، Broadcom، Marvell سب یہیں ہیں۔
مجموعی طور پر،
NVIDIA$NVDA
سابقی حکمرانی، AI ڈیٹا سینٹر کے لیے کون سا انٹرکنیکشن معیار استعمال کیا جائے، اس کا فیصلہ کرتی ہے، اور پھر سٹریٹجک سرمایہ کاری کے ذریعے سپلائی چین کو محفوظ کرتی ہے۔
Broadcom$AVGO
نیٹ ورک سوئچ چپ کا مکمل قابض، ایتھرنیٹ سوئچ کا مارکیٹ شیئر تقریباً 80% ہے۔ توماہاک 6-ڈیویسن عالمی طور پر پہلا 102.4 Tbps CPO سوئچ ہے۔
Marvell$MRVL
برودکام کا سب سے طاقتور مقابلہ، جو PAM4 آپٹیکل DSP مارکیٹ میں 60-70% حصہ رکھتا ہے۔ حالیہ طور پر سیلیسٹیل AI کی خریداری کر کے چپ سے چپ آپٹیکل انٹرکنکشن میں داخلہ کیا ہے۔
Lumentum$LITE
EML لیزر کے سب سے اہم فراہم کنندہ۔ دنیا بھر میں واحد وہ فریق جو 200G/لین EML کی بڑے پیمانے پر پیداوار کرتا ہے، NVIDIA نے اپنے آرڈر 2027 کے بعد تک بند کر لیے ہیں۔
Coherent$COHR
مواد، لیزر اور ماڈیول تک کے پورے صنعتی زنجیر کا ادغام کرنے والا۔ سال 2025 کی آمدنی 58 ارب ڈالر، جو اپٹیکل ٹرانسیور مارکیٹ شیئر میں پہلے نمبر پر ہے۔
ٹی ایس ایم$TSM
صنعتی معیارات کے تعین کرنے والے۔ 65nm سلیکون فوٹونکس پروسیس کا بڑے پیمانے پر پیداوار شروع ہو چکا ہے، COUPE پلیٹ فارم موجودہ سب سے جدید 3D ہیٹرو جینک انٹیگریشن حل ہے، اور NVIDIA کا CPO راستہ اس سے گہرائی سے جڑا ہوا ہے۔
Tower Semiconductor$TSEM
سب سے زیادہ خالص سلیکون فوٹونکس کنٹریکٹ مینوفیکچرنگ فائدہ اٹھانے والے۔ 2025 میں سلیکون فوٹونکس کی آمدنی میں 70 فیصد کا اضافہ ہوا ہے، اور وہ 6.5 ارب ڈالر کی سرمایہ کاری کر رہے ہیں تاکہ پیداواری صلاحیت تین گنا کر سکیں۔ تمام اثاثوں میں ان کی مارکیٹ ویلیو کی لچک سب سے زیادہ ہے۔
Lightmatter / Ayar Labs غیر فہرست شدہ · IPO کے امیدوار
لائٹ میٹر کی قیمت 44 ارب ڈالر ہے، جو 3D فوٹونک انٹرکنکشن پر کام کرتی ہے؛ ایار لیبز کو AMD، Intel، اور NVIDIA تینوں نے ساتھ میں سرمایہ کاری کی ہے، جو آپٹیکل I/O چپلیٹس پر کام کرتی ہے۔ دونوں ممکنہ طور پر بڑے IPO کے امیدوار ہیں۔
سیلیکون فوٹونکس کے بروز کے ساتھ قیمت دہی کا منطق تبدیل ہو گیا
ایک مثال دیں۔ پہلے وال اسٹریٹ نے ٹاور سیمی کنڈکٹر کی قیمت ایک عام آنالاگ فیکٹری کے طور پر لگائی تھی، جس کا فروخت کی قیمت کے نسبت نسبت تقریباً 2-3 گنا تھا۔
لیکن جب سلیکون فوٹونکس کا کاروبار کل آمدنی کے 5% سے بڑھ کر 30%-40% ہو گیا، تو بازار نے اسے AI بنیادی ڈھانچے کے نایاب اثاثے کے طور پر دوبارہ قیمت دی، اور سیلز کے نسبت قیمت (P/S) 6-10 گنا تک بڑھنے کی امید ہے۔
لومینٹم اور کوہرینٹ پہلے ٹیلیکام ڈیوائس فراہم کنندہ تھے، لیکن اب انہیں AI کنکشن کے لیے ضروری کمپونینٹس فراہم کنندہ کے طور پر دوبارہ تعریف کیا گیا ہے۔ BofA کے تجزیہ کار ویوک آریا نے مارول کے لیے 200 ڈالر کا مقصدی قیمت بڑھا دی ہے، جس کی وجہ یہ ہے کہ وہ مارول کو مواصلاتی چپ فرما کے بجائے AI انفراسٹرکچر پلیٹ فارم کے طور پر قیمت دے رہے ہیں۔
ایورکور آئی ایسی کا سیسکو کے بارے میں جائزہ بھی اسی طرح ہے، جبکہ سلیکون فوٹونکس کے مصنوعات بڑے پیمانے پر ڈیٹا سینٹرز میں گہرائی سے شامل ہو رہے ہیں، سیسکو کی AI مرکزی آمدنی اگلے 3-4 سالوں میں 3 ارب ڈالر سے بڑھ کر 12-15 ارب ڈالر تک پہنچ سکتی ہے۔
سیلیکون فوٹونکس صنعت کا دفاعی حصار
سیلیکون فوٹونکس صنعت میں واضح طور پر جیتنے والا سب کچھ حاصل کرتا ہے، کیونکہ ہر ایک عمل حقیقت میں AI کے افروز ہونے سے پہلے لمبے عرصے تک پختہ ہوا ہے۔
این پی لیزر، دنیا بھر میں صرف پانچ کمپنیاں اعلیٰ EML لیزرز کی بڑے پیمانے پر پیداوار کرتی ہیں، جن کی پیداوار کی صلاحیت میں توسیع کا دور 3-5 سال ہے۔ یہ پوری سپلائی چین کا سب سے زیادہ رکاوٹ والا حصہ ہے۔
TSMC کا COUPE پروسیس۔ 3D ہیٹرو جینک انٹیگریشن کا پروسیس باریئر، پیچھے رہنے والے کم از کم دو نسلوں سے پیچھے ہیں، اور انہیں سالوں کا یونٹ یا یield تجربہ جمع کرنا ہوگا۔
فیکٹری PDK ایکوسسٹم۔ جب کوئی صارف کسی فیکٹری پر ڈیزائن کرتا ہے، تو اسے بدلنا بہت مہنگا ہوتا ہے، جس میں دوبارہ ڈیزائن کرنا اور دوبارہ سرٹیفائی کرنا 12-18 ماہ لگتے ہیں۔
تھرمل مینجمنٹ اور پیکیجنگ۔ CPO کو کچھ ملی میٹر کی جگہ میں برقی، تھرمل اور روشنی کے تین فزیکل ڈومینز کے کپلنگ کو ایک ساتھ مینج کرنا ہوگا، جس کے لیے کئی سالوں کا سسٹم انٹیگریشن کا تجربہ درکار ہے۔
AWS، Google جیسے بڑے کمپنیوں کی سپلائیر سرٹیفیکیشن کی پروسیجر عام طور پر 12-24 ماہ لے لیتی ہے۔ ایک بار سرٹیفیکیشن مکمل ہو جانے کے بعد، صارفین کی لگاوٹ بہت زیادہ ہوتی ہے۔
خرابی اور سرد سوچ
پوری صنعتی زنجیر کی نمو، مائیکروسافٹ، گوگل، میٹا، ایمیزون اور اوریکل جیسے پانچ بڑے کلاؤڈ فرنچائزز کے سرمایہ کاری کے اخراجات پر منحصر ہے۔
ٹیکنالوجی کے راستوں میں تبدیلی کی صلاحیت ہے، LPO (لینیئر پلگ اینبل آپٹیکل)، CPO (کو-پیکیجڈ آپٹیکل)، OCS (آپٹیکل سوئچنگ)، اور Optical I/O (آپٹیکل ان پٹ آؤٹ پٹ)۔ اگر کوئی راستہ دوسرے راستے سے مکمل طور پر متبادل ہو جائے، تو پہلے کی گئی سرمایہ کاری کی قیمت میں کمی ہو سکتی ہے۔
لائٹ کاؤنٹنگ جیسے تحقیقی ادارے کہتے ہیں کہ اصلی طور پر CPO کی بڑے پیمانے پر تنصیب 2028 کے بعد ہی آئے گی، اس سے پہلے زیادہ تر LPO جیسے عارضی حلز کام کر رہے ہیں۔
تو، صنعت کی فتح پر بیٹ لگانا ایک واحد کمپنی کی فتح پر بیٹ لگانے سے زیادہ محفوظ ہے۔