因为资料中心朝大规模丛集化发展,高速互联技术成为决定AI资料中心效能上限与规模化发展的关键。依TrendForce估计,2025年全球800G以上的光收发模组达2400万支、2026年预估将会达到近6,300万组,成长幅度高达2.6 倍,已在供应链最上游雷射光源造成严重供给瓶颈。NVIDIA也为了战略考量,而垅断EML雷射晶片供应商的产能,交期已经排到2027年後,使得雷射光源市场发生供给短缺现象;各家光收发模组厂商与终端的CSP客户,则纷纷寻求更多的供应商与解决方案,牵动雷射产业格局变化。
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| 未来预估在AI庞大的需求推动下,高速传输也同样带动了上游雷射产业重塑供应链分工 |
除了应用於短距离传输VCSEL雷射外,目前中长距离的光收发模组的雷射可以分为两种形式,EML雷射与CW雷射。前者因为在单一晶片内整合了讯号调变功能,生产门槛极高且光学组件复杂,所以全球供应商屈指可数,包含Lumentum、Coherent(Finisar)、Mitsubishi、Sumitomo、Broadcom等。
加上超大型资料中心出现,造就超长的传输距离,使得穿透距离更长且讯号稳定的EML雷射成为了关键战略物资;NVIDIA的矽光/CPO量产进度缓慢,短期仍需大规模依赖可??拔式的光收发模组来满足GPU集群需求。因此为了确保供货无虞,向其EML雷射晶片供应商进行包产,导致市面上EML雷射晶片供给吃紧。
相较之下,CW(连续波)雷射仅负责提供恒定光源,并搭配半导体晶圆代工厂制造的矽光子(Silicon Photonics)晶片作为外部调变器,才能将电讯号转换为光讯号进行传输。因此不需在雷射晶片上整合调变功能,晶片结构较单纯,这也是在 EML雷射短缺之际,采用矽光子技术的CW雷射方案,成为各大CSP厂积极转进替代首选原因。
然而,面对庞大的AI高速传输需求,CW 雷射的产能扩充幅度也受限於生产设备的交期而无法快速放大,短期内也难以满足庞大的客户需求;後段的晶片切割与测试制程,也会耗用相当多的人力与相关资源。因此目前许多雷射厂商除了自制最关键的磊晶之外,也会选择将後段的雷射晶片切割与老化测试制程外包给其他的相关雷射厂商,促使相关的雷射供应链产能逐渐吃紧,而纷纷展开扩产计画。
至於光收发模组中,除了发射端的雷射光源之外,也需要光二极体(PhotoDiode, PD)作为光接收元件。为了要搭配更高速的雷射光源传输速度,目前各家PD厂商纷纷投入开发可以接收200G传输讯号的高速PD。包括Coherent, Macom, Broadcom,Lumentum等厂商,也推出了200G的高速PD。
由於高速PD和EML与CW雷射一样,皆采INP(磷化??)基板再进行磊晶。在雷射光源短缺的情况下,雷射厂商倾向将多数磊晶产能配置於生产雷射光源;再透过外包,将INP磊晶交由iET-英特磊、全新等专业磊晶代工厂商协助生产。
未来预估在AI庞大的需求推动下,除了记忆体的严重短缺之外,高速传输也同样带动了上游雷射产业的供给吃紧。这场产能争夺战正在重塑供应链分工,为具备高阶化合物半导体磊晶与制程能力的相关供应链带来显着的成长动能。