AI có thể đưa thị trường kết nối quang trung tâm dữ liệu lên 144,4 tỷ USD vào năm 2030 — nhưng công suất là nút thắt

Con số mà China Insights Consultancy (CIC) đưa ra rất đáng chú ý: thị trường kết nối quang trung tâm dữ liệu toàn cầu được dự báo tăng từ 13,7 tỷ USD năm 2024 lên 144,4 tỷ USD vào năm 2030. Mức tăng này tương đương tốc độ tăng trưởng kép hằng năm (CAGR) 48,1%, tức quy mô thị trường sẽ lớn hơn mười lần chỉ trong sáu năm.

Tuy nhiên, cần đặt dự báo vào đúng bối cảnh. Báo cáo CIC được thực hiện theo đơn đặt hàng của Yuanjie Semiconductor Technology để phục vụ hồ sơ niêm yết tại Hong Kong. Vì vậy, đây là một dự báo thị trường gắn với doanh nghiệp phát hành, không phải kết quả được kiểm toán độc lập.

Điểm đáng nói hơn cả con số 144,4 tỷ USD là sự va chạm giữa hai xu hướng: nhu cầu hạ tầng AI đang tăng rất nhanh, trong khi chuỗi cung ứng vẫn thiếu công suất ở nhiều loại chip và linh kiện quang học hỗ trợ cho các cụm tính toán ngày càng dày đặc.

Vì sao AI cần kết nối quang?

Các hệ thống AI phải liên tục di chuyển lượng dữ liệu khổng lồ giữa bộ xử lý, bộ nhớ và thiết bị mạng. Kết nối quang sử dụng tín hiệu ánh sáng để tạo ra các liên kết băng thông cao, độ trễ thấp — phù hợp với các tác vụ AI — cả bên trong một hệ thống máy chủ lẫn giữa các hệ thống trong trung tâm dữ liệu.

Khi các cụm máy chủ AI mở rộng, kết nối không chỉ cần truyền nhiều dữ liệu hơn. Chúng còn phải hạn chế mức tiêu thụ điện, nhiệt lượng và mật độ vật lý. Đây là lý do kết nối quang đang dần chuyển từ một linh kiện mạng chuyên dụng thành thành phần cốt lõi của hạ tầng AI.

Xu hướng này được thể hiện qua việc AMD, Broadcom, Meta, Microsoft, Nvidia và OpenAI thành lập nhóm Optical Compute Interconnect Multi-Source Agreement (OCI MSA). Nhóm hướng tới một đặc tả kết nối quang mở, có khả năng tương thích giữa nhiều nhà cung cấp cho các hệ thống AI quy mô lớn.

Điều đó không có nghĩa cáp đồng sẽ biến mất ngay lập tức. Nhưng ở những vị trí mà kết nối điện gặp giới hạn về khoảng cách, băng thông hoặc công suất, kết nối quang ngày càng được xem là lựa chọn thực tế hơn.

Silicon photonics và quang học đồng đóng gói

Theo dự báo được CIC công bố, silicon photonics có thể trở nên quan trọng hơn nhiều trong cơ cấu thị trường. Tỷ trọng doanh thu của công nghệ này được dự báo tăng từ 16,6% năm 2020 lên 63,7% vào năm 2030, tức gần hai phần ba thị trường tương lai.

Silicon photonics kết hợp các chức năng quang học với phương pháp sản xuất dựa trên silicon và các quy trình CMOS trưởng thành vốn được sử dụng trong ngành bán dẫn. Sức hấp dẫn của công nghệ nằm ở khả năng tạo ra kết nối quang mật độ cao với quy mô lớn, dù các giả định chi tiết đằng sau dự báo của CIC chưa được toàn bộ bằng chứng cung cấp xác minh độc lập.

Về dài hạn, ngành đang hướng tới quang học đồng đóng gói (co-packaged optics — CPO). Với kiến trúc này, động cơ quang học được đặt gần hoặc tích hợp cùng chip chuyển mạch, chip tính toán, thay vì chỉ sử dụng các mô-đun thu phát có thể tháo rời như hiện nay.

Đưa phần quang học đến gần nguồn tính toán có thể giúp giảm các vấn đề về khoảng cách truyền, điện năng và mật độ. Đổi lại, thiết kế này đặt ra yêu cầu khó hơn về sản xuất, tản nhiệt, kiểm thử và khả năng sửa chữa. Nỗ lực xây dựng đặc tả quang học mở của OCI MSA là một phần trong quá trình thúc đẩy hạ tầng quang có khả năng tương thích giữa nhiều nhà cung cấp.

1.6T và 3.2T: hướng đi rõ, quy mô chưa chắc chắn

Các số liệu được nêu trong câu hỏi cũng bao gồm dự báo liên kết 1.6T có thể trở thành phân khúc lớn nhất, đạt 65,6 tỷ USD vào năm 2030, trong khi công nghệ 3.2T có thể đạt 44,5 tỷ USD. Báo cáo được trích dẫn còn dự đoán silicon photonics tăng trưởng doanh thu hằng năm 68,5%. Đây là các con số trong dự báo được báo cáo lại, nhưng bằng chứng hiện có chưa đủ để xác minh độc lập từng chi tiết.

Dù vậy, hướng phát triển chung tương đối rõ: khi các cụm AI mở rộng, hạ tầng quang đang tiến tới dung lượng cao hơn trên mỗi liên kết. Các lộ trình trong ngành đã đề cập khả năng kết nối quang đạt mức 1,6 Tb/s trên mỗi sợi quang.

Thời điểm áp dụng, tốc độ phổ cập và tỷ trọng doanh thu cuối cùng giữa 1.6T, 3.2T cùng các cấu hình khác vẫn phụ thuộc vào dự báo thị trường, tiêu chuẩn kỹ thuật và khả năng sản xuất thực tế.

Vì sao các con số thị trường khác nhau?

Mức tăng từ 13,7 tỷ USD lên 144,4 tỷ USD nói trên chỉ áp dụng cho thị trường kết nối quang trung tâm dữ liệu toàn cầu trong dự báo của CIC được Tom’s Hardware đưa tin.

Trong khi đó, một số nghiên cứu khác sử dụng định nghĩa rộng hơn, bao gồm cả ứng dụng viễn thông. Các nghiên cứu này ước tính toàn bộ thị trường kết nối quang đạt 17,9 tỷ USD năm 2024 và 151,4 tỷ USD năm 2030, với CAGR 42,8%.

Hai bộ số liệu không nhất thiết mâu thuẫn. Chúng bao phủ những ranh giới thị trường khác nhau và sử dụng phương pháp ước tính khác nhau. Đây là điểm cần lưu ý khi so sánh quy mô ngành: một dự báo chỉ tính trung tâm dữ liệu không thể đối chiếu trực tiếp với dự báo bao gồm cả viễn thông.

Tương tự, tuyên bố rằng ngành đã đầu tư hơn 15 tỷ USD trong thời gian gần đây chưa được bằng chứng cung cấp hỗ trợ độc lập. Do đó, con số này nên được xem là chi tiết chưa xác minh, thay vì thước đo chắc chắn về mức độ cam kết của toàn ngành.

Công suất các nhà máy đúc chip Trung Quốc đang chịu áp lực

Làn sóng AI không chỉ làm tăng nhu cầu đối với chip tăng tốc tiên tiến. Các hệ thống hỗ trợ cũng cần chip logic ở tiến trình trưởng thành, chip quản lý điện năng và linh kiện liên quan đến quang học.

SMIC cho biết AI sẽ tiếp tục thúc đẩy nhu cầu dịch vụ đúc chip, đồng thời doanh nghiệp đang điều chỉnh công suất hiện có và đẩy nhanh việc đưa các dây chuyền mới vào hoạt động nhằm giảm bớt tình trạng thiếu hụt trên toàn ngành.

Trong quý II/2026, SMIC ghi nhận công suất sử dụng 93,7%, tăng từ 93,1% trong quý I. Công suất sản xuất hằng tháng cũng tăng lên tương đương khoảng 1,1 triệu tấm wafer 8 inch, nhưng tỷ lệ sử dụng vẫn tiếp tục đi lên.

Hua Hong cũng được cho là đang hoạt động trong điều kiện căng thẳng. Một báo cáo đưa tỷ lệ sử dụng của doanh nghiệp này lên 102,8%, so với 93,7% của SMIC. Vì tỷ lệ trên 100% phụ thuộc vào phương pháp báo cáo và giả định về công suất hiệu dụng, con số này nên được hiểu là dấu hiệu của tình trạng quá tải đặc biệt nghiêm trọng, không phải một tỷ lệ vật lý có thể so sánh trực tiếp.

Một số nguồn tin thứ cấp cho biết nhu cầu đối với các chip tiến trình trưởng thành dùng cùng bộ xử lý AI — đặc biệt là chip quản lý điện năng BCD — đã có đơn hàng nhìn thấy đến cuối năm 2027. Tuy nhiên, thông tin này chưa được bằng chứng gốc cung cấp xác nhận độc lập.

Việc mở rộng cũng có thể không đem lại hiệu quả ngay lập tức. SMIC đã đề cập khả năng lắp thêm thiết bị tại các nhà máy hiện hữu còn không gian, nhưng dữ liệu hiện có chưa xác định thời điểm chắc chắn để công suất mới đi vào vận hành ở quy mô đáng kể, cũng như phần công suất nào sẽ được chứng nhận cho từng quy trình quang học hoặc quản lý điện năng cụ thể.

Thị phần công suất tiến trình legacy 22–40 nm của các nhà máy đúc chip Trung Quốc được dự báo tăng từ 32% năm 2025 lên 41% vào năm 2027. Tuy vậy, tổng công suất tăng không đồng nghĩa mọi tình trạng thiếu hụt ở một công nghệ quy trình, công đoạn đóng gói hay dây chuyền đã được chứng nhận sẽ được giải quyết ngay.

Kết luận: nhu cầu mạnh, nhưng công suất quyết định tốc độ tăng trưởng

Dự báo của CIC củng cố một luận điểm chiến lược đáng chú ý: sự mở rộng của AI nhiều khả năng sẽ khiến kết nối quang trở nên quan trọng hơn trên toàn bộ hệ thống trung tâm dữ liệu. Silicon photonics, liên kết tốc độ cao và CPO đang được xem là những hướng giải quyết các bài toán về băng thông, điện năng và mật độ.

Nhưng kết quả thực tế sẽ kém chắc chắn hơn tiêu đề 144,4 tỷ USD. Đây là một dự báo được đặt hàng; các chi tiết về tỷ trọng silicon photonics, doanh thu 1.6T và 3.2T, tổng vốn đầu tư cũng như thời điểm bổ sung công suất chưa được xác minh độc lập đầy đủ trong các nguồn hiện có.

Trong khi đó, tỷ lệ sử dụng cao tại các nhà máy đúc chip Trung Quốc cho thấy nút thắt không chỉ nằm ở kiến trúc mạng. Khả năng mở rộng sản xuất các chip và linh kiện đã được chứng nhận có thể quyết định tốc độ triển khai hạ tầng quang.

Kết luận thận trọng nhất là: AI đang tạo ra động lực nhu cầu rất mạnh cho kết nối quang trung tâm dữ liệu, nhưng để biến nhu cầu đó thành thị trường 144,4 tỷ USD sẽ cần đồng thời có công nghệ được chấp nhận, tiêu chuẩn được thống nhất và công suất sản xuất đủ lớn.