Không thể không nói, nhu cầu về chip quang học đang quá sôi động.
Những ngày gần đây, chuỗi cung ứng chip quang học toàn cầu lại xuất hiện hàng loạt động thái dồn dập về mở rộng sản xuất, hợp đồng dài hạn, đầu tư và ràng buộc chuỗi cung ứng: Coherent mở rộng dây chuyền sản xuất chất bán dẫn hợp chất InP 6 inch tại Sherman, Texas; Nokia mở rộng năng lực kiểm tra và đóng gói tiên tiến cho chip photon tại Allentown, bang Pennsylvania, Mỹ; JX Advanced Metals của Nhật Bản có kế hoạch đầu tư tối đa 1200 tỷ yên để nâng công suất đế InP lên 7-10 lần; IQE và Tower Semiconductor đạt thỏa thuận cung cấp wafer ngoại vi InP nhiều năm; Solars Photonics, công ty con của Dongshan Precision trong nước, cũng công bố dự án mở rộng chip quang học và module quang tốc độ cao tại Thường Châu, với tổng vốn đầu tư lên tới 12 tỷ USD.
Một cuộc đua năng lực xoay quanh khả năng kết nối quang cho trung tâm dữ liệu AI đã chính thức bắt đầu.
Toàn cảnh mở rộng sản xuất của các doanh nghiệp chip quang học toàn cầu
Đầu tiên hãy nhìn vào động thái mở rộng tại Mỹ.
Ngày 16/6, Coherent thông báo đã ký thư ý định, sẽ nhận được khoản tài trợ trực tiếp lên tới 50 triệu USD từ Bộ Thương mại Hoa Kỳ theo Đạo luật CHIPS & Science, để mở rộng nhà máy sản xuất chất bán dẫn InP 6 inch hàng đầu thế giới tại Sherman, Texas. Ngay ngày hôm sau thông báo, Coherent đã tổ chức lễ khởi công mở rộng tại nhà máy Sherman, Texas. Coherent nhấn mạnh cơ sở này sở hữu nền tảng sản xuất InP 6 inch đầu tiên và quy mô lớn nhất thế giới hiện nay. Sau khi mở rộng, không gian sản xuất của nhà máy sẽ tăng gấp đôi, và năng lực sản xuất wafer sẽ được nâng lên gấp 4 lần.
Đáng chú ý, nhà sáng lập kiêm CEO của NVIDIA, ông Jensen Huang, đã tham dự trực tiếp buổi lễ này của Coherent và cùng xuất hiện trên sân khấu với CEO mới của Coherent, ông Jim Anderson. NVIDIA trước đó đã công bố đầu tư chiến lược 2 tỷ USD vào Coherent, nhằm khóa chặt năng lực sản xuất trong tương lai cho các laser tiên tiến nhất, động cơ quang và module quang của họ. Ông Jensen Huang phát biểu tại hiện trường: "AI chạy trên sức mạnh tính toán, nhưng việc mở rộng quy mô bị tắc nghẽn ở kết nối, và nhà máy Sherman chính là nơi xây dựng những 'mô thần kinh kết nối' này."
Nguồn ảnh: techpowerup
Nvidia đã dùng vốn để đưa "quang học" vào chuỗi cung ứng hạ tầng AI. Ngay từ tháng 3 năm nay, Nvidia lần lượt công bố đầu tư 2 tỷ USD vào Coherent và Lumentum, kèm theo cam kết mua hàng nhiều năm, quyền truy cập/năng lực sản xuất trong tương lai, cho các laser tiên tiến, sản phẩm mạng quang, R&D và mở rộng năng lực sản xuất tại Mỹ.
Lumentum cũng là một mắt xích không thể bỏ qua trong bức tranh mở rộng chip quang học tại Mỹ. Tháng 3, Lumentum thông báo sẽ xây dựng một nhà máy sản xuất laser tiên tiến mới tại Greensboro, Bắc Carolina, Mỹ. Nhà máy này có diện tích khoảng 24 vạn feet vuông, tập trung sản xuất linh kiện quang InP cho các trung tâm dữ liệu AI quy mô lớn toàn cầu. Tháng 5, AIXTRON thông báo nhận được đơn đặt hàng nhiều hệ thống G10-AsP MOCVD từ Lumentum. Giá cổ phiếu của Lumentum đã tăng 769% trong năm qua.
Cũng vào ngày 16/6, Nokia thông báo sẽ mở rộng năng lực kiểm tra và đóng gói tiên tiến cho chip photon tại Allentown, Pennsylvania, Mỹ, tức là đưa chip photon vào đóng gói thêm vào module quang có thể sử dụng cho hạ tầng AI và viễn thông. Nokia cho biết, đây là một trong số ít cơ sở tại Mỹ có năng lực như vậy, sau khi mở rộng, công suất có thể tăng lên tối đa 10 lần so với hiện tại, dự kiến đến cuối quý 3/2026 sẽ có năng lực thương mại sẵn sàng.
Nokia bổ sung năng lực đóng gói, kiểm tra và mô-đun hóa chip photon, Coherent bổ sung năng lực sản xuất tiền đạo cho linh kiện photon InP, còn các khoản đầu tư trước đó của Nvidia vào Coherent và Lumentum, tương đương với việc khóa trước vốn, đơn hàng và năng lực sản xuất cho các nhà cung cấp lõi laser và mạng quang. Mỹ đang đưa kết nối quang cho trung tâm dữ liệu AI vào hệ thống sản xuất chất bán dẫn nội địa.
Nhật Bản bổ sung vào lĩnh vực vật liệu thượng nguồn, đây cũng là lĩnh vực thế mạnh lâu dài của chất bán dẫn Nhật Bản.
Ngày 16/6, JX Advanced Metals, một trong hai ông lớn độc quyền về đế InP toàn cầu của Nhật Bản, thông báo kế hoạch đầu tư tối đa 1200 tỷ yên trong vòng 4 năm tới để mở rộng năng lực sản xuất đế InP. Cộng dồn với các khoản đầu tư liên quan đã công bố trước đó, tổng quy mô đầu tư xây dựng năng lực sản xuất InP của công ty sẽ đạt khoảng 1500 tỷ yên. Những khoản đầu tư này sẽ giúp năng lực sản xuất của công ty tăng lên từ 7 đến 10 lần so với trước.
JX Advanced Metals đã sản xuất đế InP từ những năm 80 của thế kỷ 20. Trong năm tài chính 2025, công ty đã đầu tư 250 tỷ yên để nâng cao năng lực sản xuất vật liệu này. Theo báo cáo của Strait Research Ấn Độ, quy mô thị trường wafer InP toàn cầu dự kiến đạt 507.21 triệu USD vào năm 2034, gần gấp ba lần năm 2025. Hiện tại, JX Advanced Metals và đối thủ cạnh tranh Sumitomo Electric lần lượt chiếm khoảng 40% thị phần.
Về phía Châu Âu, cũng có một số động thái then chốt.
Khi thị trường thảo luận về truyền thông quang, thường đặt "quang học trên silic (SiPh)" và "InP" ở thế đối lập: dường như SiPh phổ cập thì InP sẽ bị thay thế. Cộng thêm vụ kiện sở hữu trí tuệ (IP) trước đây giữa IQE và Tower Semiconductor, càng khiến người ta không khỏi nghĩ như vậy. Nhưng con đường công nghiệp thực tế phức tạp hơn, điểm này có thể nhìn vào động thái của IQE và Tower.
Ngày 15/6, IQE và Tower Semiconductor đạt thỏa thuận cung cấp wafer ngoại vi InP nhiều năm, hỗ trợ mở rộng sản xuất cho nền tảng quang học trên silic của Tower theo hướng bộ thu phát có thể cắm rút 200Gb/kênh, bộ điều chế 400Gb/kênh thế hệ tiếp theo và chuyển mạch quang đạo, v.v. Thỏa thuận quy định, trong năm đầu tiên Tower phải có cam kết mua tối thiểu, IQE phải có cam kết cung ứng tương ứng, và sau đó còn phải có cam kết khối lượng mua tối thiểu. Điều này cũng chứng tỏ một xu hướng: nền tảng quang học trên silic thế hệ tiếp theo không hoàn toàn thoát khỏi vật liệu III-V, mà cần tích hợp các thành phần hiệu suất cao InP vào nền tảng quang học trên silic đã chín muồi. SiPh đảm nhận tích hợp quy mô lớn, tương thích công nghệ CMOS và sản xuất nền tảng hóa, còn InP tiếp tục đảm nhận các chức năng then chốt như nguồn sáng hiệu suất cao, điều chế và chuyển đổi quang điện.
Theo một thỏa thuận khác, Tower cũng sẽ cấp cho IQE giấy phép miễn phí bản quyền rộng rãi toàn cầu cho bằng sáng chế về silic xốp. Trước đó, đã tồn tại tranh chấp sở hữu trí tuệ giữa hai công ty, Tower sẽ đạt được thỏa thuận về vấn đề này, giải quyết tất cả các vụ kiện.
Trong báo cáo tài chính quý 1 năm 2026 công bố ngày 13/5 năm nay, Tower chỉ ra rằng đang thực hiện một kế hoạch mở rộng năng lực sản xuất quang học trên silic đa nhà máy toàn cầu mạnh mẽ, mục tiêu đến cuối năm 2026, nâng năng lực sản xuất wafer quang học trên silic hàng tháng lên hơn 5 lần so với cuối năm 2025. Hơn nữa, Tower thông báo đã ký hợp đồng cung cấp dài hạn quang học trên silic trị giá lên tới 1.3 tỷ USD cho năm 2027 với một số khách hàng lớn cốt lõi, và đã nhận trực tiếp 290 triệu USD tiền đặt cọc từ khách hàng trong quý 1/2026. Khi thiết bị tại nhiều khu vực nhà máy lần lượt được đưa vào, tổng tài sản đầu tư toàn cầu tích lũy liên tục của Tower liên quan đến công nghệ, thiết bị và đóng gói quang học trên silic sẽ đạt khoảng 920 triệu USD.
Tháng 3/2026, ST đưa tin cho biết, đang xem xét mở rộng sản xuất theo mô-đun tại Crolles, Pháp, mục tiêu đến năm 2027 tăng gấp bốn lần năng lực sản xuất quang học trên silic 300mm, và lên kế hoạch tiếp tục mở rộng năng lực vào năm 2028. Ngoài ra, dự án này cũng nhận được sự hỗ trợ từ kế hoạch chuỗi cung ứng có chủ quyền của châu Âu. Nền tảng công nghệ quang học trên silic PIC100 dựa trên đường wafer 300mm của ST đã bước vào giai đoạn sản xuất hàng loạt với sản lượng cao cho các nhà cung cấp dịch vụ đám mây hàng đầu toàn cầu, chủ yếu dùng cho chip lõi của bộ thu phát quang 800G và 1.6T.
Ngày 2/6, nhà cung cấp chip Thụy Điển Sivers Semiconductors (chuyên cung cấp mảng laser đa bước sóng công suất cao) đã đạt được hợp tác chiến lược sâu sắc với gã khổng lồ thuần đại gia công Mỹ GlobalFoundries (GloFo), chuyên phát triển giải pháp kết nối quang thế hệ tiếp theo cho hạ tầng trung tâm dữ liệu AI. Cụ thể, mảng laser tiên tiến của Sivers sẽ được tích hợp trực tiếp vào nền tảng quang học trên silic của GloFo.
Về phía Trung Quốc đại lục, lại càng đang ở trạng thái tăng tốc điên cuồng trong lĩnh vực chip quang học.
Theo thống kê ngành của Securities Times - Data Treasure, tính đến quý 1 năm 2026, quy mô công trình đang xây dựng của 7 doanh nghiệp niêm yết lõi về module quang trong nước đã tăng lên tổng cộng 3.898 tỷ nhân dân tệ, so với bốn năm trước (cùng kỳ năm 2022), con số này đã tăng hơn 6 lần. Báo cáo nghiên cứu của Zhongyou Securities chỉ ra, các gã khổng lồ nước ngoài chiếm tới 95% thị trường InP toàn cầu, khoảng cách cung-cầu của ngành InP nói chung gần 70%, dự kiến thịnh vượng cao sẽ kéo dài đến năm 2028.
Tối ngày 16/6, Dongshan Precision thông báo, đồng ý để công ty con toàn phần Solars Photonics và các công ty con của nó bố trí dự án mở rộng chip quang học và module quang tốc độ cao tại Thường Châu, tổng vốn đầu tư 12 tỷ USD, nguồn vốn dự án là tự huy động của công ty. Solars là một doanh nghiệp tích hợp dọc có năng lực thiết kế, sản xuất, đóng gói, lắp ráp module quang và kiểm tra chip quang học. Sau khi Dongshan Precision mua lại Solars, đồng nghĩa với việc từ chuỗi sản xuất điện tử truyền thống và chuỗi tiêu dùng điện tử, bước vào mắt xích lõi truyền thông quang AI.
Xét về đóng góp tài chính, sau khi hợp nhất báo cáo, Solars đã đóng góp lợi nhuận cho Dongshan Precision rõ ràng cao hơn tỷ trọng doanh thu. Năm 2025 và quý 1 năm 2026, sau khi hợp nhất báo cáo, tỷ trọng doanh thu của Solars lần lượt là 3.58%, 16.02%, tỷ trọng lợi nhuận lần lượt đạt 22.69%, 52.92%. Điều này cho thấy nghiệp vụ truyền thông quang không chỉ tăng trưởng nhanh, mà độ co giãn lợi nhuận còn mạnh. Đây cũng là lý do Dongshan Precision sẵn sàng bỏ ra 12 tỷ USD để tiếp tục đặt cược.
Ngày 3/6, Sanan Optoelectronics trả lời trên nền tảng tương tác: cho biết công nghệ mọc ngoại vi InP, sản xuất chip và đóng gói kiểm tra InP của họ dẫn đầu trong nước, đã có năng lực công nghệ sản xuất hàng loạt chip quang học InP 6 inch, và cho biết năng lực sản xuất công nghệ quang của công ty là 2.750 wafer/tháng, khâu ngoại vi lõi đã mở rộng sản xuất lên gần 6.000 wafer/tháng. Về sản phẩm, Sanan Optoelectronics đề cập trong báo cáo năm 2025 rằng, công ty có thể cung cấp chip laser và detector như nguồn CW, VCSEL, EML, PD dùng cho module quang, trong đó chip quang học dùng cho module quang 400G, 800G đã xuất hàng loạt, chip quang học dùng cho module quang 1.6T đã gửi mẫu xác minh cho khách hàng.
Ở đầu vật liệu, tháng 4 năm nay, Yunnan Chihong Zinc & Germanium chính thức khởi động "Dự án xây dựng sản xuất tấm tinh thể InP chất lượng cao". Dự án này có kế hoạch mở rộng một dây chuyền sản xuất công suất 300.000 tấm/năm (quy đổi 4 inch, bao gồm 6.000 tấm 6 inch). Trên cơ sở 150.000 tấm/năm hiện có, cuối cùng đạt tổng công suất 450.000 tấm/năm, thời gian xây dựng 18 tháng. Hiện đang đẩy mạnh xác minh ngành và đưa thiết bị vào theo kế hoạch, năng lực sản xuất sẽ được giải phóng dần theo tiến độ xây dựng.
Chuỗi công nghiệp chip quang học trong nước đang từ "lắp ráp module" bổ sung toàn bộ chuỗi "vật liệu - ngoại vi - chip - đóng gói kiểm tra - module".
Tăng trưởng chip quang học, đã là sự thật hiển nhiên
Như đã biết, trong lĩnh vực chip quang học, CPO là "chén thánh" của ngành công nghiệp. Nhưng hiện tại, tốc độ triển khai CPO liên tục bị trì hoãn. Do đó, giới công nghiệp cũng có một lo ngại lớn về phân khúc truyền thông quang: Nếu CPO (quang học đóng gói chung) trong tương lai mãi không triển khai, hoặc yếu đi, liệu các công ty module quang có còn tăng trưởng không?
Báo cáo quang học mới nhất của Morgan Stanley (MS) đã đưa ra lời bác bỏ rất rõ ràng. MS chỉ ra, nhà đầu tư quá tập trung vào thời điểm "khi nào dùng CPO", mà bỏ qua hằng số cơ bản - nhu cầu tăng trưởng băng thông.
Cho dù thị trường cuối cùng mở rộng bằng quang học có thể cắm rút, NPO, CPO, OBO hay kiến trúc hỗn hợp, nhu cầu về băng thông cao hơn vẫn nên tiếp tục thúc đẩy sự gia tăng động cơ quang, laser và nội dung liên quan cho mỗi GPU/giá. Quan điểm của MS là, kiến trúc tiến hóa thế nào chỉ là vấn đề lộ trình, nhưng việc lượng nội dung quang học tổng thể bùng nổ là điều chắc chắn.
CPO, NPO và có thể cắm rút là gì?
Có thể cắm rút truyền thống (Pluggable): Module quang như USB, cắm vào mặt trước của switch. Kết nối với chip chuyển mạch (ASIC) bên trong qua dây đồng.
NPO (Quang học gần đóng gói): Di chuyển động cơ quang vào bên trong switch, sát cạnh chip chuyển mạch, rút ngắn khoảng cách dây đồng.
CPO (Quang học đóng gói chung): Đóng gói trực tiếp chip quang và chip chuyển mạch (hoặc GPU) trên cùng một đế, triệt tiêu hoàn toàn dây đồng khoảng cách xa, giảm công suất tiêu thụ và độ trễ xuống mức thấp nhất.
Hiện tại CPO thực sự tồn tại những điểm đau chí mạng như đóng gói cực kỳ phức tạp, tỷ lệ thành phẩm thấp, một khi hỏng một bộ phận cả bo mạch chủ có thể bị hỏng (không thể sửa chữa/tính có thể phục vụ kém). Do đó, việc phổ cập rộng rãi CPO rất có khả năng sẽ chậm lại. Nhưng ngay cả khi thị trường trong ngắn hạn không dùng CPO, tiếp tục dùng module quang có thể cắm rút truyền thống, hoặc áp dụng "lộ trình hỗn hợp đồng/CPO", số lượng động cơ quang và laser tương ứng với mỗi máy chủ AI, mỗi GPU vẫn đang tăng mạnh.
Tranh cãi về CPO không chỉ là tranh cãi về vị trí đóng gói, mà còn là tranh cãi về lộ trình nguồn sáng. Bản chất của CPO là đưa động cơ quang càng gần chip chuyển mạch hoặc chip tính toán càng tốt, để rút ngắn khoảng cách truyền tín hiệu điện tốc độ cao, giảm công suất tiêu thụ và nút cổ chai băng thông. Nhưng hiện tại giới công nghiệp không có câu trả lời duy nhất về nguồn sáng.
Hiện có ba lộ trình được quan tâm chủ yếu: SiPh + CW Laser (Quang học trên silic + Laser sóng liên tục), VCSEL (Laser phát xạ mặt thẳng đứng) và MicroLED (Đi-ốt phát sáng siêu nhỏ). Sự khác biệt về độ chín công nghệ, chi phí, khoảng cách và công suất tiêu thụ của các lộ trình khác nhau quyết định CPO rất có thể sẽ không triển khai dưới một hình thái duy nhất, mà sẽ hình thành nhiều phương án song song tồn tại trong các tầng khoảng cách khác nhau của trung tâm dữ liệu AI.
SiPh + CW Laser tức phương án "chip quang học trên silic + laser sóng liên tục", độ chín công nghệ cao nhất, khoảng cách truyền hiệu quả có thể vượt quá 1 km, phù hợp hơn với các kết nối yêu cầu băng thông, khoảng cách và độ tin cậy cao trong trung tâm dữ liệu, nhưng áp lực về công suất tiêu thụ cấp hệ thống, đóng gói ghép nối và chi phí vẫn tồn tại.
Ưu thế của VCSEL nằm ở hiệu suất năng lượng cao, chi phí thấp, khả năng mảng hóa mạnh, độ chín công nghệ cũng khá cao, nhưng khoảng cách hiệu quả thường bị hạn chế trong phạm vi trăm mét, phù hợp hơn với kết nối quang khoảng cách ngắn trong cùng tủ hoặc giữa các tủ rack. Vì vậy vị trí của VCSEL không phải là thay thế SiPh + CW Laser, mà có thể trở thành phương án bổ sung trong các kịch bản kết nối quang khoảng cách ngắn, chi phí thấp, mật độ cao.
MicroLED giống như một phương án tiềm năng hướng tới tương lai hơn, có tiềm năng về độ trễ thấp, chi phí thấp và hiệu suất năng lượng cao, nhưng khoảng cách hiệu quả ngắn hơn, độ chín công nghệ cũng thấp nhất. Đây là lộ trình "ngựa ô" được chú ý trong những năm gần đây trong lĩnh vực kết nối quang. Các công ty khởi nghiệp chip quang học trên silic như Ayar Labs đang tích cực thăm dò việc đưa MicroLED vốn dùng cho lĩnh vực hiển thị vào kết nối quang gần mật độ cao ở cấp độ Chiplet. Chủ yếu là sử dụng mảng LED kích thước cực nhỏ (cỡ micromet) làm nguồn sáng, tích hợp trực tiếp ở rìa hoặc trên đế của chip tính toán (như GPU, HBM), truyền dữ liệu bằng cách dùng tín hiệu điện trực tiếp điều khiển MicroLED nhấp nháy phát sáng.
Như vậy có thể thấy, CPO tương lai rất có khả năng không phải là một lộ trình nguồn sáng duy nhất thắng thế, mà sẽ hình thành cấu trúc phân tầng nhiều phương án như SiPh, VCSEL, MicroLED song song tồn tại, tùy theo khoảng cách khác nhau bên trong trung tâm dữ liệu AI, mật độ băng thông khác nhau và ràng buộc chi phí khác nhau. Điều này càng chứng tỏ, việc mở rộng sản xuất chip quang học không đơn giản là đặt cược vào một công nghệ CPO nào đó, mà là đặt cược vào việc sau khi cụm AI chuyển từ kết nối điện sang kết nối quang, giá trị của toàn bộ hệ thống nguồn sáng, động cơ quang, đóng gói kiểm tra và vật liệu được nâng lên.
Lời kết
Trong làn sóng mở rộng sản xuất chip quang học toàn cầu được đốt cháy bởi sức mạnh tính toán AI này, không một khu vực nào cam chịu tụt hậu: Mỹ đang tái định hình chuỗi sản xuất nội địa thông qua chính sách và vốn của các gã khổng lồ, Nhật Bản đang thề giữ vững hào bảo vệ vật liệu thượng nguồn, Châu Âu đang tích cực thúc đẩy việc kỹ thuật hóa tích hợp dị chất quang học trên silic với chất bán dẫn hợp chất, còn Trung Quốc thì dựa vào tốc độ triển khai dây chuyền sản xuất kinh khủng, quy mô công trình đang xây dựng cùng khả năng thâm nhập dần lên vật liệu thượng nguồn, chip tích hợp dọc, thể hiện sức bật công nghiệp cực mạnh.
Bề ngoài, đây là cuộc đua năng lực sản xuất của các nhà sản xuất tại bốn khu vực Mỹ, Nhật, Âu, Trung; về bản chất, đây là một lần đặt cược tập thể của chuỗi công nghiệp chất bán dẫn toàn cầu vào "nhiều quang học hơn" sau khi trung tâm dữ liệu AI chuyển từ mở rộng sức mạnh tính toán sang mở rộng băng thông.
Cuộc chạy đua vũ trang thời đại photon, đã bước vào giai đoạn nóng bỏng.
Bài viết từ tài khoản WeChat công cộng "Quan sát ngành công nghiệp chất bán dẫn" (ID: icbank), tác giả: Du Qin DQ
