50-krotny wzrost mocy fotoniki krzemowej TSMC: Jak COUPE przekształci centra danych AI do 2028 roku

TSMC stawia wielkie pieniądze na światło. Gigant półprzewodnikowy ściga się, by zwiększyć moce produkcyjne w zakresie fotoniki krzemowej w tempie niespotykanym w branży układów scalonych, z celem 50-krotnego wzrostu produkcji płytek fotonicznych do 2028 roku. To bezpośrednia odpowiedź na eksplodujące zapotrzebowanie na przepustowość w centrach danych AI, gdzie miedziane połączenia osiągają fizyczne granice.

Narzędziem tej zmiany jest COUPE (Compact Universal Photonic Engine), platforma fotoniki krzemowej TSMC. Pierwsza generacja COUPE dostarcza 1,6 Tb/s na jeden silnik optyczny, wykorzystując osiem kanałów 200G PAM4 na stronę. Platforma weszła do masowej produkcji w 2026 roku, a dostawy na dużą skalę ruszyły w połowie roku . Druga generacja, celująca w 6,4 Tb/s, spodziewana jest w 2027 roku, a trzecia, z celem 12,8 Tb/s, znajduje się już na mapie drogowej .

Cele wydajnościowe: od 500 do 25 000 płytek miesięcznie

Plan ekspansji jest ostro stopniowany. Według najnowszych raportów Commercial Times i TrendForce, moc produkcyjna PIC w TSMC wzrośnie z około 500 płytek miesięcznie obecnie do 10 000 płytek miesięcznie do drugiego kwartału 2026 roku. Do czwartego kwartału 2026 roku liczba ta wzrośnie do 15 000, a celem na 2028 rok jest co najmniej 25 000 płytek miesięcznie .

Przy szacunkowej liczbie 648 układów na płytkę, docelowa wydajność w 2028 roku mogłaby zapewnić około 194 milionów układów PIC rocznie . Dla porównania, obecna wydajność wynosząca około 500 płytek miesięcznie daje około 4 miliony układów rocznie .

Kluczowi klienci: NVIDIA i Broadcom na czele

NVIDIA i Broadcom są identyfikowane jako pierwsi kluczowi klienci produkcji COUPE na dużą skalę, a raporty wskazują, że zamówienia zostały już złożone . Ze względu na ograniczoną moc produkcyjną PIC w początkowej fazie rozwoju w latach 2026–2027, te dwie firmy mają być głównymi beneficjentami wczesnej produkcji .

NVIDIA agresywnie zabezpiecza swój łańcuch dostaw optycznych. W marcu 2026 roku firma zainwestowała 4 miliardy dolarów (po 2 miliardy dolarów każda) w Lumentum i Coherent, blokując wieloletnie zobowiązania zakupowe dotyczące wysokowydajnych układów laserowych i zaawansowanych materiałów optycznych . NVIDIA planuje wdrożyć przełączniki oparte na COUPE, w tym przełączniki fotoniczne Spectrum-X Ethernet w drugiej połowie 2026 roku, wykorzystując technologię SoIC TSMC .

Technologia: COUPE + SoIC-X

COUPE to przede wszystkim innowacja w zakresie pakowania. Wykorzystuje zaawansowaną technologię SoIC-X (System on Integrated Chips) TSMC do łączenia elektronicznego układu scalonego (EIC) bezpośrednio na fotonicznym układzie scalonym (PIC) za pomocą hybrydowego łączenia miedzi . Układ EIC jest produkowany w procesie technologicznym klasy 65 nm, podczas gdy PIC zajmuje się sygnalizacją optyczną .

Ta heterogeniczna integracja jest kluczowym czynnikiem umożliwiającym. Dzięki łączeniu elektronicznych i fotonicznych układów w odstępach poniżej dziesięciu mikrometrów, TSMC twierdzi, że COUPE zapewnia 5–10-krotną poprawę efektywności energetycznej, 10–20-krotnie mniejsze opóźnienia i bardziej kompaktową obudowę w porównaniu z tradycyjnymi modułami optycznymi typu pluggable .

Takie podejście przyciągnęło szerszy ekosystem. TSMC nawiązało współpracę z dostawcami narzędzi EDA, takimi jak Ansys, Synopsys i Cadence, aby wspierać projektowanie fotoniczne, a Himax został potwierdzony jako wyłączny dostawca mikrosoczewek dla pierwszych dwóch generacji COUPE .

Rynek CPO osiąga punkt zwrotny w 2026 roku

Rok 2026 jest powszechnie opisywany jako rok, w którym optyka współpakowana (CPO) przechodzi z wdrożeń pilotażowych do pełnoskalowej produkcji komercyjnej . Wiele raportów badawczych rynku zbiega się w tej dacie: rynek CPO szacuje się na 2,2–4,2 miliarda dolarów w 2026 roku, z prognozowaną średnioroczną stopą wzrostu (CAGR) na poziomie 25–35% do 2031 roku . IDTechEx prognozuje, że rynek przekroczy 20 miliardów dolarów do 2036 roku, rosnąc w tempie 37% CAGR .

Centra danych AI są głównym motorem popytu. Przełącznik Ethernet NVIDIA Spectrum-6, zaprezentowany na CES 2026, zapewnia łączną przepustowość 409,6 Tb/s przy użyciu zintegrowanych silników fotoniki krzemowej i zmniejsza zużycie energii przez połączenia międzysieciowe 5-krotnie w porównaniu z poprzednią generacją . Broadcom i Marvell również opracowują platformy CPO ukierunkowane na przepustowości 1,6T i wyższe .

Historia efektywności energetycznej jest przekonująca. Tradycyjne systemy miedziane i typu pluggable zużywały 12–15 piko-dżuli na bit na początku 2025 roku, podczas gdy nowe systemy CPO od Broadcom i NVIDIA działają na poziomie 5 pJ/bit lub niższym, z mapą drogową prowadzącą do poniżej 1 pJ/bit .

Wyzwania związane z wydajnością i ograniczenia pakowania

Plan ekspansji wiąże się ze znacznym ryzykiem. Raporty wskazują na hipotetyczną wydajność łączenia SoIC na poziomie około 50% dla wczesnej produkcji, co skutecznie zmniejszyłoby o połowę liczbę gotowych silników optycznych w stosunku do liczby surowych układów PIC . Po uwzględnieniu strat wydajności w dalszym montażu, rzeczywista liczba dostarczonych silników optycznych może być znacznie niższa – szacunkowo 39 milionów sztuk przy obecnej wydajności, rosnąc do 486 milionów przy docelowej wydajności w 2028 roku, w porównaniu do 194 milionów surowych układów .

Zaawansowane moce pakowania są same w sobie wąskim gardłem. Wydajność CoWoS (Chip-on-Wafer-on-Substrate) TSMC została wyprzedana do 2026 roku, a dyrektor generalny C.C. Wei publicznie przyznał, że CoWoS pozostaje niezwykle napięte . TSMC prognozuje, że wydajność CoWoS będzie rosła w tempie ponad 80% CAGR w latach 2022–2027, ale fotonika krzemowa konkuruje teraz o ten sam zaawansowany kompleks pakowania – CoWoS i SoIC – który już jest obciążony integracją GPU i HBM . Analitycy branżowi opisują wydajność fotoniki krzemowej TSMC jako kolejne prawdopodobne wąskie gardło w łańcuchu dostaw AI po CoWoS .

Podsumowanie: Mapa drogowa wydajności PIC TSMC

Metryka	Obecnie (2024–2025)	Q2 2026	Q4 2026	Cel na 2028
Wydajność płytek PIC (miesięczna)	~500	10 000	15 000	≥25 000
Roczna produkcja układów PIC (szac.)	~4 mln	~78 mln	~117 mln	~194 mln
Status platformy COUPE	Przed rozpoczęciem	Rozpoczęcie masowej produkcji	Produkcja na dużą skalę	Cel wyższej wydajności
Kluczowi klienci	—	NVIDIA, Broadcom	NVIDIA, Broadcom	NVIDIA, Broadcom + inni

Najważniejsze wnioski

TSMC realizuje historycznie agresywną ekspansję mocy produkcyjnych w fotonice krzemowej, opartą na platformie COUPE/SoIC-X i napędzaną popytem z centrów danych AI. Wzrost z 500 do 25 000 płytek miesięcznie w ciągu niespełna trzech lat oznacza 50-krotne zwiększenie, co ma wpływ na cały łańcuch dostaw sprzętu AI. Jednak dojrzałość wydajności – szczególnie wydajność łączenia SoIC na poziomie ~50% – oraz szersze wąskie gardło zaawansowanego pakowania pozostają największymi krótkoterminowymi ryzykami .

Jeśli się powiedzie, zakład TSMC na światło umocni jego rolę jako centralnej odlewni dla technologii połączeń międzysieciowych w erze AI, rozszerzając jego dominację poza logikę i zaawansowane pakowanie na domenę optyczną.