NVIDIA tạm gác giải pháp quang học COUPE của TSMC! Chuyển sang Tower quang tử silicon, lộ lý do khiến Plan A rời khỏi cuộc đua

Nvidia tạm thời từ bỏ giải pháp quang học đóng gói chung COUPE của TSMC, chuyển sang nền tảng quang tử (silicon photonics) của Tower Semiconductor. Việc TSMC chậm trễ phát triển PDK nitride titan (SiN) và sai sót ở bộ ghép cách tử quang 2 chiều buộc Nvidia phải khởi động Plan B.
（Tóm lược trước: Cuộc cách mạng nguồn điện 800V của Nvidia không bị hoãn! Xác nhận với các đối tác là Delta Electronics và ABB: sản xuất hàng loạt đúng Q3）
（Bổ sung bối cảnh: Intel từ vị thế “vua bán dẫn” tụt dốc, tìm TSMC gia công và cuối cùng lại rơi vào cảnh bị Qualcomm hô hào mua lại, tay đầy bài ngon sao lại thua?）

Mục lục bài viết

Toggle

• Plan A rút lui: lộ trình quang học đóng gói chung của TSMC
• Plan B lên sàn: lộ trình quang tử silicon của Tower Semiconductor
• Ý nghĩa đối với chuỗi cung ứng bán dẫn Đài Loan

Nvidia (英偉達) đã quyết định tạm thời từ bỏ giải pháp quang học đóng gói chung COUPE (Compact Universal Photonic Engine) của TSMC, chuyển sang dùng nền tảng quang tử silicon (SiPho) của Tower Semiconductor. Lý do là TSMC tiến độ chậm trong việc thúc đẩy công nghệ nitride titan (SiN) và phát triển bộ ghép cách tử quang 2 chiều chưa đạt kỳ vọng.

Plan A rút lui: lộ trình quang học đóng gói chung của TSMC

Theo phân tích kỹ thuật của Irrational Analysis, “Plan A” ban đầu của Nvidia là đi theo phương án quang học đóng gói chung (CPO) trên nền tảng COUPE của TSMC, sử dụng cấu trúc kiến trúc DWDM 8 bước sóng với băng thông tốc độ thấp 50-64G NRZ.

CPO là công nghệ tích hợp trực tiếp bộ laser cạnh các chip chuyển mạch, rút ngắn đáng kể khoảng cách truyền tín hiệu quang, đồng thời giảm mức tiêu thụ điện năng và suy hao tín hiệu. Nền tảng COUPE của TSMC ban đầu được xem là lõi cho kiến trúc mạng thế hệ tiếp theo của Nvidia, nhưng hai nút thắt kỹ thuật then chốt đã làm chậm tiến độ:

• Trì hoãn phát triển PDK nitride titan (SiN) — bộ công cụ thiết kế quy trình quang tử silicon (PDK) của TSMC ra mắt muộn, ảnh hưởng tới lịch thiết kế mạch của các khách hàng ở giai đoạn sau
• Sai sót bộ ghép cách tử quang 2 chiều — bộ ghép cách tử quang 2D mật độ cao không đạt thông số kỹ thuật, trực tiếp ảnh hưởng tới hiệu suất ghép tín hiệu quang

Plan B lên sàn: lộ trình quang tử silicon của Tower Semiconductor

Nvidia đã chuyển dự án sang nền tảng quang tử silicon (SiPho) của Tower Semiconductor, áp dụng kiến trúc NPO (Near-Photonics Optics) với các điểm chính:

• Điều chế PAM4 200G / 400G — thay thế cho 50-64G NRZ ban đầu
• DWDM 16 bước sóng — gấp đôi 8 bước sóng của Plan A để bù cho vấn đề hiệu suất băng thông thấp hơn của nền tảng NPO
• SerDes điện mạnh hơn — kênh điện của NPO dài hơn và phản xạ nhiều hơn (tụ bump là yếu tố then chốt), cần bộ cân bằng (EQ) và bộ kích (driver) mạnh hơn

Tuy nhiên, phương án Tower cũng có hai “chi phí”:

• Mật độ kênh thấp hơn — cần thêm nhiều bước sóng để đạt cùng băng thông
• Hiệu suất công suất kém hơn — công suất laser quang và nhu cầu về nhiễu (noise) tăng theo hàm mũ; yêu cầu về SNR cao hơn, khiến gánh nặng lên laser nặng hơn

Ý nghĩa đối với chuỗi cung ứng bán dẫn Đài Loan

Thông tin này phản ánh áp lực cạnh tranh mà TSMC đang đối mặt trong “đường đua” quang tử silicon. COUPE là nền tảng engine quang tử phổ dụng do TSMC tự nghiên cứu, hướng tới việc tiêu chuẩn hóa và làm cho các linh kiện quang học có tính “như transistor”, có thể thay thế cho nhau. Nếu bị trễ tiến độ phát triển, lịch trình kiến trúc mạng của Nvidia sẽ bị ảnh hưởng trực tiếp.

Cần lưu ý rằng nền tảng COUPE của TSMC không chỉ có Nvidia sử dụng — nhiều công ty thiết kế chip AI cũng đang đánh giá quy trình quang tử silicon của TSMC. Việc trễ của SiN PDK đồng nghĩa với lịch thiết kế ở hạ nguồn bị đẩy lùi theo.

Ở một mặt khác, Tower Semiconductor là xưởng gia công bán dẫn thuộc tập đoàn Infineon, công nghệ quang tử của họ xuất phát từ nhiều năm nghiên cứu mạch tích hợp quang điện tại Đức, đặc biệt có kinh nghiệm sản xuất hàng loạt trưởng thành trong các lĩnh vực Datacom và Telecom. Việc Nvidia chuyển sang Tower cho thấy “đường đua” quang tử silicon không phải do TSMC độc quyền.