TSMC:s 50-faldiga satsning på kisel-fotonik: Så kommer COUPE att omforma AI-datacenter till 2028

Med uppskattningsvis 648 komponenter per wafer skulle 2028 års produktionstakt ge cirka 194 miljoner PIC-komponenter årligen vid full produktion . Som jämförelse ger dagens kapacitet på cirka 500 wafers per månad ungefär 4 miljoner komponenter per år .

Nyckelkunder: NVIDIA och Broadcom leder vägen

NVIDIA och Broadcom pekas ut som de tidiga huvudkunderna för COUPE:s volymproduktion, med rapporter som indikerar att order redan har lagts . Med tanke på den begränsade PIC-produktionskapaciteten under den inledande upptrappningen 2026–2027 väntas dessa två företag bli de främsta mottagarna av den tidiga produktionen .

NVIDIA har agerat aggressivt för att säkra sin optiska leveranskedja. I mars 2026 investerade företaget 4 miljarder dollar (2 miljarder dollar vardera) i Lumentum och Coherent, vilket låste fast fleråriga åtaganden för högpresterande laserchip och avancerade optiska material . NVIDIA planerar att använda COUPE-baserade switchar, däribland Spectrum-X Ethernet-switchar för fotonik under andra halvan av 2026, med hjälp av TSMC:s SoIC-teknik .

Tekniken: COUPE + SoIC-X

COUPE är i grunden en innovation inom förpackningsteknik. Den använder TSMC:s avancerade SoIC-X-teknik (System on Integrated Chips) för att stapla en elektronisk integrerad krets (EIC) direkt ovanpå en fotonisk integrerad krets (PIC) med hjälp av hybridkoppling mellan kopparytor . EIC:n tillverkas med en processnod i 65nm-klassen, medan PIC:n hanterar den optiska signaleringen .

Denna heterogena integration är nyckeln. Genom att binda samman de elektroniska och fotoniska komponenterna med ett avstånd på under tio mikrometer hävdar TSMC att COUPE levererar 5–10 gånger bättre energieffektivitet, 10–20 gånger lägre latens och ett mer kompakt fotavtryck jämfört med traditionella moduler som kopplas in .

Metoden har lockat till sig en bredare ekosystem. TSMC har inlett samarbete med EDA-verktygsleverantörerna Ansys, Synopsys och Cadence för att stödja fotonisk design, och Himax har bekräftats som exklusiv leverantör av mikrolinsmatriser för de två första COUPE-generationerna .

CPO-marknaden når en vändpunkt 2026

2026 beskrivs allmänt som året då samförpackad optik (CPO) går från pilotprojekt till fullskalig kommersiell produktion . Flera marknadsanalyser pekar på samma tidslinje: CPO-marknaden uppskattas till 2,2–4,2 miljarder dollar 2026, med en beräknad årlig tillväxttakt på 25–35 procent fram till 2031 . IDTechEx förutspår att marknaden kommer att överstiga 20 miljarder dollar till 2036, med en årlig tillväxt på 37 procent .

AI-datacenter är den främsta drivkraften. NVIDIAs Spectrum-6 Ethernet-switch, som avtäcktes på CES 2026, levererar en sammanlagd bandbredd på 409,6 Tbps med integrerade kiselfotonikmotorer och minskar strömförbrukningen för sammankopplingar med 5 gånger jämfört med föregående generation . Även Broadcom och Marvell utvecklar CPO-plattformar som riktar in sig på 1,6T och mer .

Energieffektivitet är en stark drivkraft. Traditionella koppar- och modulsystem förbrukade 12–15 picojoule per bit i början av 2025, medan nya CPO-system från Broadcom och NVIDIA arbetar med 5 pJ/bit eller lägre, med en färdplan mot under 1 pJ/bit .

Utbytesutmaningar och begränsningar inom avancerad förpackning

Expansionsplanen innebär betydande risker. Rapporter nämner ett hypotetiskt SoIC-staplingsutbyte på cirka 50 procent för tidig produktion, vilket i praktiken skulle halvera antalet färdiga optiska motorer jämfört med råantalet PIC-komponenter . När förluster i efterföljande monteringsled också räknas in kan de faktiska leveranserna av optiska motorer bli betydligt lägre – uppskattningsvis 39 miljoner enheter vid nuvarande kapacitet och 486 miljoner vid 2028 års mål, jämfört med 194 miljoner råa komponenter .

Kapaciteten för avancerad förpackning är i sig en flaskhals. TSMC:s CoWoS-kapacitet (Chip-on-Wafer-on-Substrate) har varit slutsåld genom 2026, och vd C.C. Wei har offentligt medgett att CoWoS fortfarande är ytterst ansträngt . TSMC räknar med att CoWoS-kapaciteten växer med över 80 procent årligen från 2022 till 2027, men kisel-fotonik konkurrerar nu om samma avancerade förpackningsresurser – CoWoS och SoIC – som redan ansträngs av GPU- och HBM-integration . Branschanalytiker beskriver TSMC:s kapacitet för kisel-fotonik som nästa troliga AI-flaskhals efter CoWoS .

Sammanfattning: TSMC:s vägkarta för PIC-kapacitet

Slutsats

TSMC genomför en historiskt aggressiv kapacitetsutbyggnad inom kisel-fotonik, förankrad i COUPE/SoIC-X-plattformen och driven av efterfrågan från AI-datacenter. Upptrappningen från 500 till 25 000 wafers per månad på under tre år innebär en 50-faldig ökning med stora konsekvenser för hela AI-hårdvarans leveranskedja. Samtidigt förblir mognaden i tillverkningsutbytet – särskilt SoIC-staplingsutbyten på cirka 50 procent – och den bredare flaskhalsen för avancerad förpackning de största riskerna på kort sikt .

Om satsningen lyckas kommer TSMC:s satsning på ljus att befästa dess roll som den centrala grundtillverkaren för AI-erans sammankopplingsteknik och utöka dess dominans bortom logik och avancerad förpackning till det optiska området.