Xác minh của những ông lớn, Vốn nóng lên, AI tính toán đưa Sợi quang không lõi lên "hot"

Trong một nhà xưởng tại Khu công nghiệp Suzhou, một tòa tháp kéo sợi quang học trị giá hơn chục triệu nhân dân tệ xuyên qua bốn tầng sàn, đỉnh tháp đặt các thanh dự chế nặng hàng chục kilogram, còn phần xuất ra ở đáy tháp là những sợi quang có đường kính chưa đến một milimet.

Và khoảng cách giữa hai thứ này chính là quá trình kỹ thuật cần vượt qua để sợi quang từ phòng thí nghiệm tiến tới thương mại hóa.

Hàng ngày, trưởng bộ phận công nghệ sợi quang không khí của Guoshun Laser đều mặc đồ chống bụi, đi qua đi lại trong cầu thang tầng 4, liên tục hiệu chỉnh các tham số kỹ thuật trong quá trình kéo sợi. Những biến đổi nhỏ này sẽ trực tiếp quyết định liệu sợi quang cuối cùng có thể đáp ứng các yêu cầu của từng ứng dụng hay không.

Trưởng bộ phận công nghệ sợi quang không khí của Guoshun Laser đều đã nghiên cứu về sợi quang đặc biệt tại Trung tâm Công nghệ Quang điện tử (ORC) của Đại học Southampton, Anh Quốc trong giai đoạn cao học và tiến sĩ. Trung tâm này được xem là một trong những nơi khởi nguồn quan trọng của công nghệ sợi quang không khí, với người hướng dẫn là Giáo sư David Richardson sáng lập công ty sợi quang không khí Lumenisity, vào năm 2022 đã bị Microsoft mua lại.

Chỉ trong tháng 9 năm ngoái, nhóm Lumenisity đã công bố bước đột phá công nghệ mới nhất, tuyên bố loại sợi quang không khí mới do họ phát triển đạt mức giảm tín hiệu thấp nhất từ trước đến nay. Bước đột phá công nghệ cộng hưởng với nhu cầu bùng nổ do trung tâm tính toán AI mang lại đã khiến công nghệ sợi quang không khí một lần nữa trở thành điểm nóng được ngành công nghiệp và các nhà đầu tư chú ý.

Là một công ty khởi nghiệp tập trung vào công nghệ sợi quang thế hệ tiếp theo, Guoshun Laser cũng đã chứng kiến sự tăng nhiệt của lĩnh vực sợi quang trong đợt này.

Trong cuộc khảo sát thực địa của phóng viên Báo Tạp chí Khoa học và Công nghệ sáng tạo, Tiến sĩ Summer Xia, sáng lập kiêm CEO của Guoshun Laser, cho biết vào cuối năm 2021 khi ông trở về nước khởi nghiệp, nhận thức của ngành công nghiệp cũng như các nhà đầu tư về sợi quang không khí còn khá hạn chế, thị trường chưa thực sự bắt đầu.

Sự chuyển biến bắt đầu vào nửa cuối năm 2025. Khi các tập đoàn quốc tế như Microsoft, Nvidia dần chuyển từ thử nghiệm thí điểm sang ứng dụng quy mô lớn, kỳ vọng của ngành nhanh chóng tăng nhiệt, dòng vốn thị trường sơ cấp bắt đầu tập trung tìm kiếm các mục tiêu tiềm năng.

Phần vốn đầu tư của Guoshun Laser từ đó bắt đầu trở nên săn đón. Gần đây, vòng gọi vốn mới của công ty đã hoàn tất, các nhà đầu tư như InnoVen Capital, Anxin Investment, Quang Trung Science & Technology Fund đều xuất hiện trong danh sách các nhà đầu tư. Một số tổ chức chưa kịp tham gia đã bắt đầu đặt trước các cơ hội đầu tư vòng tiếp theo.

“Sợi quang bùng nổ trở lại”

Từ xây dựng mạng lưới hạ tầng chủ lực của internet thời kỳ đầu, đến bùng nổ lưu lượng dữ liệu trong thời đại 5G, rồi đến sự tăng trưởng nhanh chóng của nhu cầu kết nối trung tâm dữ liệu trong những năm gần đây, sợi quang luôn là một trong những phương tiện truyền dẫn cốt lõi trong hạ tầng truyền thông.

Mỗi lần dung lượng mạng tăng vọt đều đi kèm với sự tiến bộ liên tục của vật liệu, cấu trúc và quy trình sản xuất sợi quang: Trong giai đoạn đầu của internet, yêu cầu chính của mạng truyền thông về sợi quang tập trung vào khả năng truyền xa, dựa trên thủy tinh quartz có tổn hao thấp, trong đó sợi đơn mode trở thành chủ đạo; khi bước vào thời kỳ internet di động, lưu lượng mạng tăng nhanh, sợi quang cũng tiến hóa theo hướng đa lõi và hiệu suất cao hơn để hỗ trợ truyền dữ liệu khối lượng lớn.

Trong giai đoạn mới khi hạ tầng điện toán đám mây và AI mở rộng nhanh chóng, mạng truyền thông quang lại đối mặt với thách thức mới về độ trễ và băng thông. Trong các kịch bản kết nối trung tâm dữ liệu quy mô siêu lớn, tốc độ truyền của tín hiệu quang trong môi trường thủy tinh cùng với dispersion và nonlinear effects bắt đầu trở thành các giới hạn tiềm năng.

Trong bối cảnh này, sợi quang không khí đã bước vào tầm nhìn của ngành công nghiệp, được xem là một trong những công nghệ tiềm năng của thế hệ tiếp theo trong truyền thông quang. Khác với sợi quang truyền thống dựa vào thủy tinh quartz, sợi quang không khí qua thiết kế cấu trúc vi đặc biệt cho phép tín hiệu quang truyền trong không khí, về lý thuyết có thể giảm thiểu độ trễ truyền và giảm thiểu dispersion cùng nonlinear effects.

Trong hơn một năm qua, sự phát triển của sợi quang không khí đã bắt đầu xuất hiện một loạt các tiến bộ mang tính biểu tượng.

Năm 2025, Microsoft cùng nhóm của Đại học Southampton tại Anh công bố kết quả nghiên cứu trên tạp chí Nature Photonics, giới thiệu một cấu trúc sợi quang không khí mới, đạt mức giảm tín hiệu xuống còn 0.091 dB/km, lần đầu tiên vượt qua mức khoảng 0.14 dB/km của sợi quartz truyền thống trong các chỉ số quan trọng.

Sau đó, Microsoft cũng tiết lộ đã triển khai các liên kết sợi quang không khí trong nhiều khu vực trung tâm dữ liệu Azure, đồng thời đã vận hành lưu lượng khách hàng thực tế, đánh dấu sợi quang không khí chính thức bước vào giai đoạn xác thực kỹ thuật trong môi trường mạng thực.

Đầu năm nay, Amazon Cloud cũng tiết lộ, sau gần một năm xác minh công nghệ, đã triển khai kết nối sợi quang không khí tại 10 trung tâm dữ liệu cốt lõi của mình. Với sự thúc đẩy liên tục của các nhà sản xuất hàng đầu, sợi quang không khí đang từ thử nghiệm bước sang ứng dụng quy mô lớn hơn.

Một chuyên gia trong lĩnh vực nghiên cứu phát triển truyền thông quang cho biết với phóng viên Báo Tạp chí Khoa học và Công nghệ sáng tạo rằng hiện tại, sợi quang không khí đã đạt được bước đột phá về các chỉ số kỹ thuật then chốt, nhưng con đường thương mại hóa không đơn giản chỉ là thay thế hiệu năng. “Để sợi quang không khí gia nhập hệ thống mạng hiện tại, còn liên quan đến việc thích nghi và tái cấu trúc toàn bộ hệ thống, chứ không chỉ nâng cấp một thiết bị đơn lẻ.”

Tỷ lệ thành công và ổn định vẫn là rào cản để quy mô hóa

Trên phạm vi toàn cầu, các nỗ lực kỹ thuật hóa sợi quang không khí đang diễn ra nhanh chóng.

Ở nước ngoài, Microsoft dự kiến đến cuối năm 2026 sẽ triển khai 15.000 km sợi quang không khí trong mạng lưới toàn cầu của Azure; cùng lúc đó, các tập đoàn lớn như Google cũng đã bắt đầu thử nghiệm công nghệ liên quan.

Trong nước, ba nhà mạng lớn là China Mobile, China Telecom, China Unicom đều đã hoàn thành lắp đặt tuyến sợi quang không khí thương mại đầu tiên của riêng mình trong năm ngoái, trong đó hệ thống truyền tải sợi quang không khí thấp độ trễ của China Telecom tại Quảng Đông-Hồng Kông dài 100 km, hiện là tuyến sợi quang không khí thương mại dài nhất thế giới.

Tuy nhiên, trước khi thực sự đạt quy mô lớn, sợi quang không khí vẫn phải vượt qua nhiều rào cản kỹ thuật.

Theo ông Xia, điểm then chốt hiện tại hạn chế thương mại hóa sợi quang không khí không chỉ nằm ở khả năng “làm ra được”, mà còn ở khả năng sản xuất với tỷ lệ thành công cao và chi phí thấp. Thêm vào đó, các vấn đề kỹ thuật trong quá trình triển khai dài hạn cũng được xem là các biến số quyết định liệu sợi quang không khí có thể gia nhập mạng lưới truyền thông quy mô lớn hay không.

Ông còn chia sẻ thêm với phóng viên Báo Tạp chí Khoa học và Công nghệ sáng tạo rằng, so với sợi quang truyền thống, cấu trúc bên trong của sợi quang không khí phức tạp hơn nhiều, qua thiết kế cấu trúc vi tạo thành các đường dẫn khí, khiến tín hiệu quang chủ yếu truyền trong không khí, điều này đòi hỏi quy trình sản xuất cao hơn. Trong quá trình sản xuất thực tế, chỉ cần sai lệch nhỏ trong cấu trúc vi cũng có thể làm tăng rõ rệt chỉ số suy giảm.

Vì vậy, các công ty có thể thực sự đột phá về thương mại hóa là những đơn vị có khả năng nâng cao tỷ lệ thành công trong sản xuất. “Nếu tỷ lệ thành công thấp, chi phí sản phẩm sẽ tăng rõ rệt. Trong hoàn cảnh này, chỉ các trung tâm tính toán hàng đầu mới có thể chịu nổi chi phí đó, còn sợi quang không khí sẽ rất khó để gia nhập mạng lưới truyền thông quy mô lớn.”

Trong giai đoạn phát triển này, chiến lược thúc đẩy thương mại của Guoshun Laser là mở rộng quy mô sợi quang không khí từ ngắn đến dài, từng bước mở rộng.

Theo ông Xia, mặc dù mạng lưới truyền thông được xem là ứng dụng có nhiều tiềm năng nhất, nhưng trong ngắn hạn, hướng đi thực tế hơn để triển khai thường tập trung vào các lĩnh vực nhỏ hơn, yêu cầu chiều dài sợi quang ngắn hơn nhưng hiệu suất cao hơn.

Trong quá trình này, các nhà sản xuất có kinh nghiệm chế tạo sợi quang cấu trúc vi nano sẽ dễ dàng hơn trong việc tiếp cận các ứng dụng liên quan. Ngoài sợi quang không khí, Guoshun còn tích lũy khả năng chế tạo sợi quang cấu trúc vi nano, đã ứng dụng thành công trong các hệ thống laser siêu nhanh công nghiệp công suất cao.

So với mạng lưới truyền thông cần hàng trăm hoặc hàng nghìn mét sợi quang, các ứng dụng này thường chỉ cần vài mét sợi, yêu cầu về đồng bộ và tỷ lệ thành công thấp hơn, nhưng lại đặt ra yêu cầu cao hơn về độ ổn định và khả năng chịu công suất.

“Laser là một thị trường đã trưởng thành và lớn mạnh, đồng thời các điểm đau rõ ràng của sợi quang truyền thống về năng lượng vẫn còn tồn tại.” Ông Xia nói, công ty đã ra mắt các sản phẩm laser nguồn tia cực tím nanosec rộng, tia xanh công suất cao, tia femto có độ rộng xung hẹp, hướng tới các ngành như bán dẫn, năng lượng mới, năng lượng mặt trời, in 3D. Theo kế hoạch, bước tiếp theo của Guoshun sẽ mở rộng vào các lĩnh vực ứng dụng trung bình như cảm biến chính xác cao, kết nối trung tâm dữ liệu và các thiết bị chuyển mạch nội bộ.

Theo các chuyên gia trong ngành, quá trình công nghiệp hóa sợi quang không khí có thể sẽ không thay thế hoàn toàn sợi quang truyền thống trong thời gian ngắn, mà sẽ dần thấm vào từng ứng dụng cụ thể.

Nhiều nhà đầu tư cũng có chung nhận định này.

Một nhà đầu tư quan tâm đến lĩnh vực truyền thông quang cho biết với phóng viên Báo Tạp chí Khoa học và Công nghệ sáng tạo rằng, điều đáng chú ý hiện nay không phải là công nghệ này có thể mang lại bao nhiêu doanh thu trong ngắn hạn, mà là liệu nó có thể tìm được vị trí trong các kịch bản kết nối trung tâm dữ liệu hay không. “Nếu trong độ trễ và hiệu quả năng lượng, nó tạo ra lợi thế về mặt số lượng, thì có thể mang lại sự thay đổi về cấp độ mạng; còn nếu chi phí và vấn đề kỹ thuật chưa được giải quyết, nó có thể chỉ dừng lại ở thị trường nhỏ, khó có thể lan tỏa ra ngoài thực sự.”

Từ laser siêu nhanh công nghiệp đến cảm biến chính xác cao, rồi đến kết nối trong trung tâm dữ liệu, các ứng dụng của sợi quang không khí đang dần mở rộng theo các kịch bản khác nhau. Trong quá trình này, khả năng nâng cao tỷ lệ thành công trong sản xuất và kiểm soát chi phí chính là các biến số then chốt quyết định liệu công nghệ này có thể bước vào quy mô ứng dụng lớn hay không.

Trong cuộc đua công nghệ này, khoảng cách từ phòng thí nghiệm đến quy trình công nghiệp hóa quy mô lớn có thể giống như tòa tháp kéo sợi xuyên qua bốn tầng lầu đó — tưởng chừng không xa, nhưng thực tế cần nhiều lần hiệu chỉnh tinh vi để vượt qua.