Quang tử silicon là công nghệ cho phép truyền dữ liệu bằng ánh sáng thông qua việc tích hợp các thành phần quang học lên chip bán dẫn. Công nghệ này đã thu hút sự chú ý khi các trung tâm dữ liệu trí tuệ nhân tạo (AI) mở rộng, làm nổi bật những điểm nghẽn trong truyền dữ liệu và mức tiêu thụ điện năng ngày càng tăng.
Mặc dù hiện đang được sử dụng để kết nối các giá đỡ, bộ chuyển mạch và các thành phần khác trong trung tâm dữ liệu, công nghệ này dự kiến sẽ phát triển để thay thế các kết nối bằng đồng bằng các liên kết quang học cho giao tiếp giữa các chip.
Samsung Electronics đã công bố tiến độ phát triển nền tảng sản xuất chip quang tử silicon và lộ trình sản xuất hàng loạt tại Hội nghị Truyền thông Sợi quang (OFC) 2026 được tổ chức tại Los Angeles vào ngày 17 tháng 3. Đây là lần đầu tiên mảng kinh doanh sản xuất chip của công ty chính thức tuyên bố gia nhập lĩnh vực quang tử silicon.
Công ty cho biết họ đã hoàn thành việc chuẩn bị sản xuất, bao gồm cả việc phát triển bộ công cụ thiết kế quy trình (PDK), cho phép sản xuất ngay lập tức sau khi nhận được thiết kế của khách hàng. Việc sản xuất sẽ dựa trên quy trình wafer 300mm.
Samsung dự định bắt đầu với các mạch tích hợp quang tử (PIC), được sử dụng trong các ứng dụng từ mô-đun quang học trung tâm dữ liệu đến các bộ xử lý quang học cho quang học đóng gói chung (CPO). PIC tích hợp các thành phần chính—bao gồm bộ điều biến chuyển đổi tín hiệu điện thành tín hiệu quang học, ống dẫn sóng truyền ánh sáng và điốt quang chuyển đổi ánh sáng trở lại thành tín hiệu điện—trên một chip silicon duy nhất. Trước đây, các thành phần này phải được mua riêng lẻ và lắp ráp riêng. Việc tích hợp trên silicon giúp giảm tổn thất tín hiệu và cải thiện tính nhất quán.
Tại sự kiện, Samsung cho biết thành phần chính của họ, bộ điều biến, đã đạt tốc độ truyền dữ liệu 224 Gbps mỗi làn, với các phép đo được thực hiện bởi viện nghiên cứu imec có trụ sở tại Bỉ. Thông số kỹ thuật này nhắm đến các mô-đun quang học thế hệ tiếp theo ở mức khoảng 200G mỗi làn, cho phép 800 Gbps (800G) với bốn làn và 1,6 Tbps (1,6T) với tám làn. Công ty cho biết thêm họ đã hoàn thành việc xác thực silicon trên các công nghệ cốt lõi cần thiết cho quang tử silicon, bao gồm bộ ghép nối, ống dẫn sóng và điốt quang.
Samsung dự kiến ban đầu sẽ nhắm mục tiêu vào thị trường PIC mô-đun quang cắm được. Khách hàng tiềm năng bao gồm các công ty sản xuất mô-đun quang như Coherent và Lumentum, cũng như các công ty không sở hữu nhà máy sản xuất PIC riêng. Tuy nhiên, một số nhà quan sát thị trường lưu ý rằng các công ty tiên phong như Intel và STMicroelectronics đã sản xuất PIC, trong khi các xưởng đúc như GlobalFoundries cung cấp các dịch vụ liên quan, điều này có thể khiến việc thu hút khách hàng trong thời gian ngắn trở nên khó khăn.
Theo lộ trình của Samsung, công ty này dự định giới thiệu các bộ xử lý quang (OE) dựa trên công nghệ liên kết nhiệt nén (TC) vào năm 2027. Trong khi các mô-đun quang hiện được tích hợp vào bảng điều khiển phía trước của thiết bị chuyển mạch, các bộ xử lý quang được gắn trực tiếp trên chất nền chip chuyển mạch. Việc tích hợp chặt chẽ hơn giúp giảm tổn thất điện năng và cải thiện chất lượng tín hiệu. Vào năm 2028, Samsung đặt mục tiêu áp dụng công nghệ liên kết đồng lai (HC) để cho phép các quy trình đóng gói tinh vi hơn cho các bộ xử lý quang.
TSMC đã công bố lộ trình sản phẩm tích hợp các bộ xử lý quang trực tiếp vào các gói thiết bị chuyển mạch, hợp tác với NVIDIA. Năm ngoái, các công ty đã ra mắt bộ chuyển mạch Quantum-X Photonics InfiniBand dành cho kết nối cụm AI và dự định cung cấp bộ chuyển mạch Ethernet Spectrum-X Photonics cho mạng lưới chung trong nửa cuối năm nay.
Samsung dự kiến sẽ ra mắt dịch vụ CPO trọn gói vào năm 2029. CPO tích hợp các mô-đun quang học trực tiếp vào các gói chip chuyển mạch, loại bỏ nhu cầu sử dụng các mô-đun riêng biệt và giảm mức tiêu thụ điện năng đồng thời cải thiện chất lượng tín hiệu và độ trễ.
Samsung Foundry nhấn mạnh sự khác biệt của mình thông qua khả năng tích hợp bộ nhớ theo chiều dọc, điều mà TSMC không có. Trong khi TSMC không sản xuất bộ nhớ và yêu cầu khách hàng phải tự mua bộ nhớ băng thông cao (HBM) riêng, Samsung nhấn mạnh khả năng cung cấp các giải pháp HBM, gia công, đóng gói và quang tử silicon dưới một mái nhà.