Tekoäly voi kasvattaa datakeskusten optiset yhteydet 144,4 miljardiin dollariin

Kupari ei silti katoa hetkessä. Optisia linkkejä käytetään ennen kaikkea siellä, missä sähköisten yhteyksien kantama, nopeus tai tehonkulutus alkavat rajoittaa järjestelmän kasvua.

Alan standardointipyrkimykset kertovat paineesta. AMD, Broadcom, Meta, Microsoft, Nvidia ja OpenAI perustivat Optical Compute Interconnect Multi-Source Agreement -ryhmän (OCI MSA) kehittämään avointa ja yhteensopivaa optisen tiedonsiirron määrittelyä suurille tekoälyjärjestelmille.

Piifotoniikka ja optiikan integrointi nousevat keskiöön

CIC:n ennusteessa piifotoniikan osuus markkinasta kasvaa 16,6 prosentista vuonna 2020 peräti 63,7 prosenttiin vuonna 2030. Toisin sanoen teknologian arvioidaan kattavan tulevaisuuden liikevaihdosta lähes kaksi kolmasosaa.

Piifotoniikassa optisia toimintoja valmistetaan piipohjaisilla tuotantomenetelmillä, jotka muistuttavat perinteisten puolijohteiden valmistusta. Teknologian houkuttelevuus liittyy erityisesti siihen, että tiheitä ja nopeita optisia yhteyksiä voidaan mahdollisesti valmistaa laajassa mittakaavassa. Kaikkia CIC:n yksityiskohtaisia oletuksia ei kuitenkaan voida vahvistaa toimitetun aineiston perusteella riippumattomasti.

Pidemmän aikavälin suunta on co-packaged optics eli CPO. Siinä optiset moottorit sijoitetaan lähelle kytkin- tai laskentapiiriä tai integroidaan samaan pakettiin, sen sijaan että yhteys perustuisi pelkästään erillisiin, irrotettaviin lähetin-vastaanotinmoduuleihin.

Optiikan tuominen lähemmäs laskentaa voi helpottaa kantamaan, tehonkulutukseen ja laitetiheyteen liittyviä ongelmia. Samalla se tekee valmistuksesta, jäähdytyksestä, testauksesta ja huollosta vaikeampaa. OCI MSA:n avoin määrittely on osa laajempaa pyrkimystä rakentaa eri valmistajien kanssa yhteensopivaa optista infrastruktuuria.

Ovatko 1,6T:n ja 3,2T:n linkit seuraava askel?

CIC:n raportoidussa ennusteessa 1,6 terabitin linkeistä voisi tulla suurin segmentti vuoteen 2030 mennessä, jolloin sen arvoksi arvioidaan 65,6 miljardia dollaria. 3,2 terabitin teknologian puolestaan ennustetaan kasvavan 44,5 miljardin dollarin segmentiksi.

Nämä ovat kuitenkin ennusteen yksityiskohtia, joita toimitettu aineisto ei vahvista riippumattomasti. Varmaa on lähinnä kehityksen suunta: tekoälyklustereiden kasvaessa optisten yhteyksien kapasiteetin on noustava. Alan tiekartoissa puhutaan jo 1,6 terabitin nopeudesta kuitua kohti.

Se, kuinka nopeasti 1,6T- ja 3,2T-ratkaisut yleistyvät ja millaiseksi markkinan tulonjako lopulta muodostuu, riippuu teknologiasta, standardeista ja käyttöönoton aikataulusta.

Kaikki markkina-arviot eivät mittaa samaa asiaa

CIC:n 13,7–144,4 miljardin dollarin arvio koskee nimenomaan maailmanlaajuisten datakeskusten optisten yhteyksien markkinaa. Luku perustuu Tom’s Hardwaren raportoimaan CIC-ennusteeseen.

Laajemmassa markkinamääritelmässä, joka sisältää myös telekommunikaation, optisten yhteyksien markkinan kooksi arvioidaan 17,9 miljardia dollaria vuonna 2024 ja 151,4 miljardia dollaria vuonna 2030. Tämän ennusteen vuotuinen yhdistetty kasvuvauhti on 42,8 prosenttia.

Arviot eivät välttämättä ole ristiriidassa keskenään. Ne perustuvat eri rajauksiin ja menetelmiin: toinen keskittyy datakeskuksiin, toinen sisältää myös tietoliikennesovellukset.

Myös väitettä yli 15 miljardin dollarin viimeaikaisista investoinneista koko alalle on syytä käsitellä varauksin. Toimitettu näyttö ei tue summaa riippumattomasti, joten sitä ei voi pitää vahvistettuna mittarina alan sitoutumisesta.

Kiinalaiset valimot paljastavat tarjontapuolen pullonkaulan

Tekoälyn rakentaminen kuluttaa muutakin kuin uusimpia laskentapiirejä. Datakeskukset tarvitsevat myös kypsillä tuotantosolmuilla valmistettavia logiikka-, virranhallinta- ja optiikkapiirejä. SMIC on kertonut tekoälyn tukevan vahvaa valimokysyntää ja ilmoittanut sopeuttavansa kapasiteettiaan sekä nopeuttavansa uusien tuotantolinjojen ylösajoa alan rajoitteiden helpottamiseksi.

SMIC:n tuotantokapasiteetin käyttöaste oli vuoden 2026 toisella neljänneksellä 93,7 prosenttia, kun ensimmäisellä neljänneksellä lukema oli 93,1 prosenttia. Kuukausittainen kapasiteetti nousi samalla noin 1,1 miljoonaan kahdeksan tuuman kiekon ekvivalenttiin, mutta käyttöaste kasvoi silti.

Hua Hongin tilanteen kerrottiin olevan vielä kireämpi: sen käyttöasteeksi ilmoitettiin 102,8 prosenttia, kun SMIC:n vastaava luku oli 93,7 prosenttia. Yli sadan prosentin käyttöaste riippuu raportointitavasta ja käytetystä tehokapasiteetin määritelmästä. Siksi luku kertoo ennen kaikkea poikkeuksellisen tiukasta tilanteesta, eikä sitä pidä tulkita suoraan vertailukelpoiseksi fyysiseksi tuotantonopeudeksi.

Toissijaisissa raporteissa on lisäksi kerrottu, että eräiden tekoälyprosessoreiden rinnalla käytettävien kypsien tuotantosolmujen piirien, erityisesti BCD-virranhallintapiirien, tilauskannan näkyvyys ulottuisi vuoden 2027 loppuun. Toimitettu ensisijainen näyttö ei vahvista tätä väitettä itsenäisesti.

Uusi kapasiteetti ei välttämättä tuo helpotusta nopeasti. SMIC on keskustellut lisälaitteiden asentamisesta olemassa oleviin tehtaisiin, jos niissä on vapaata tilaa. Aineisto ei kuitenkaan vahvista tarkkoja päivämääriä sille, milloin merkittävä uusi kapasiteetti valmistuu tai kuinka suuri osa siitä hyväksytään juuri optiikka- ja virranhallintapiirien tuotantoon.

Kiinalaisten valimoiden osuuden maailmanlaajuisesta 22–40 nanometrin kypsien tuotantosolmujen kapasiteetista ennustetaan nousevan 32 prosentista vuonna 2025 aina 41 prosenttiin vuonna 2027. Kokonaiskapasiteetin kasvu ei silti automaattisesti poista tietyn prosessiteknologian, pakkausmenetelmän tai hyväksytyn tuotantolinjan pulaa.

Johtopäätös: kysyntä on vahvaa, mutta kapasiteetti ratkaisee

CIC:n ennuste tukee laajempaa strategista näkemystä: tekoälyn kasvu tekee optisista yhteyksistä yhä tärkeämpiä koko datakeskuksen rakenteessa. Piifotoniikka, nopeammat linkit ja CPO voivat vastata kasvaviin kaistanleveys-, teho- ja tiheysvaatimuksiin.

Tarkka lopputulos on silti epävarmempi kuin 144,4 miljardin dollarin otsikkoluku antaa ymmärtää. Kyseessä on toimeksiannosta laadittu ennuste, eikä kaikkia piifotoniikan osuuteen, 1,6T- ja 3,2T-segmentteihin, investointeihin tai kapasiteetin valmistumisaikatauluihin liittyviä lukuja ole vahvistettu riippumattomasti.

Vahvin johtopäätös on kaksijakoinen: tekoäly luo erittäin vahvan kysyntäperusteen datakeskusten optisille yhteyksille, mutta 144,4 miljardin dollarin markkinan toteutuminen riippuu teknologiavalinnoista, standardoinnista ja siitä, pystyykö teollisuus lisäämään riittävästi hyväksyttyä tuotantokapasiteettia.