Silizium-Photonik-Chips, Subunternehmen-Krieg

Unter der Welle der Iteration von KI-Großmodellen hin zu Milliarden- und Billionen-Parametern hat der Bedarf an Rechenleistung einen exponentiellen Ausbruch erlebt, und die Engpässe bei der Hochgeschwindigkeitsinterkonnektivität von Rechenzentren werden zur Schlüsselursache für die Beschränkung des KI-Leistungsanstiegs.

Die traditionelle Übertragung von elektrischen Signalen ist zunehmend durch Energieverbrauch und Entfernungsengpässe eingeschränkt und kann schwerlich den riesigen Datenfluss für das Training von KI-Modellen unterstützen. Wenn die Übertragungsrate 400 Gbps überschreitet und sich hin zu 800 Gbps und sogar 1,6 Tbps entwickelt, führt die physikalische Eigenschaft von Kupferleitungen zu einer starken Signalabschwächung und einem drastischen Anstieg des Energieverbrauchs.

Die Branche ist sich einig, dass die Siliziumphotoniktechnik, die Photonen anstelle von Elektronen für die Datenübertragung nutzt, ein wichtiges Mittel zur Lösung der Probleme von hohem Energieverbrauch und Signallatenz ist.

Als neues Bauteil, das Halbleiter- und Photoniktechnik vereint, rückt der Siliziumphotonik-Chip von hinter den Kulissen der Rechenzentren in den Vordergrund der KI-Rechenleistungskluster. Mit seinen Kernvorteilen wie hoher Bandbreite, geringem Energieverbrauch, Miniaturisierung und Kompatibilität mit der CMOS-Technologie wird er zur Schlüssel-Lösung für diesen Engpass.

In der Branche besteht die klare Meinung, dass das Jahr 2026 der entscheidende Wendepunkt für die Massenkommerzialisierung der Siliziumphotoniktechnik wird, also das von der Branche anerkannte erste Jahr der kommerziellen Nutzung von Siliziumphotonik-Chips.

Eine Analyse von Nomura Securities zeigt, dass die Liefermenge von 800G- und 1,6T-Optischen Modulen im Jahr 2026 deutlich verdoppeln wird, und der Anteil der Siliziumphotoniktechnik in diesem Markt wird voraussichtlich 50 % - 70 % erreichen und somit zum Kernmotor des Branchenwachstums werden. Als Kernkomponente der optischen Module macht der Siliziumphotonik-Chip 30 % - 70 % der Kosten aus, und seine Substratfertigungskapazität und Technologieniveau bestimmen direkt das Entwicklungstempo der nachgelagerten Branchen. Laut Schätzungen wird die Weltproduktionskapazität für fortschrittliche optische Chips im Jahr 2026 um über 80 % gegenüber dem Vorjahr steigen, aber es wird immer noch einen Rückstand von 5 % - 15 % gegenüber der Marktbedürfnis geben. Die Kapazitätslücke ist offensichtlich, was die Konkurrenz zwischen den Substratfertigungsriesen noch verschärft.

In dieser Welle wird nicht nur die Designlogik von Chips neu gestaltet, sondern auch ein neuer Wettlauf im globalen Substratfertigungsbereich entfacht. Dieser riesige Markt lässt die Substratfertigungsunternehmen erkennen, dass derjenige, der die Siliziumphotonik-Substratfertigung beherrscht, den Zugang zur nächsten Generation von Hochleistungskomputern und KI-Chips in der Hand hält.

Deshalb haben die globalen Substratfertigungsriesen sich in diesen Markt begeben und ihre Investitionen erhöht. Ein heftiger Wettlauf um die Siliziumphotonik-Substratfertigung hat begonnen.

Substratfertigungsriesen setzen alles daran

Tower: Kapazitätserweiterung und erstaunliche Voranmeldungen

Tower Semiconductor ist sehr aktiv im Bereich der Siliziumphotonik-Substratfertigung.

Im Jahr 2025 kündigte Tower an, seine Siliziumphotonik-Herstellungskapazität zu verdoppeln und bis Mitte 2026 weiter zu erweitern. Es betreibt zwei 200-mm-Siliziumphotonik-Waferfabriken in den USA und eine 300-mm-Siliziumphotonik-Waferfabrik in Japan, was eine globale Kapazitätsverteilung bildet.

Tower's Waferfabriken, die Siliziumphotonik-Substratfertigung anbieten (Quelle: Tower)

Russell Ellwanger, CEO von Tower, sagte: "Wir sind in der Branche führend in den Technologien von Silizium-Germanium (SiGe) und Siliziumphotonik (SiPho), die für optische Module benötigt werden. Zusammen mit der starken Zunahme der Nachfrage aus den Rechenzentren hat Tower ein beispielloses Wachstumspotenzial sowohl bei den Einnahmen als auch bei den Gewinnen."

Tatsächlich hat sich der Marktwert von Tower in kurzer Zeit verdreifacht, und der Hauptgrund ist die hohe Nachfrage nach Kapazität und die starke Zunahme der Marktbedürfnis im Bereich der Siliziumphotonik.

Der Aktienkurs von Tower von Juli 2025 bis Februar 2026

Kürzlich veröffentlichte Tower seine Quartalsbilanz für das vierte Quartal 2025. Die Einnahmen erreichten einen neuen Höchststand mit 440 Millionen US-Dollar, was einem Anstieg von 14 % gegenüber dem Vorjahr entspricht, und der Nettogewinn belief sich auf 80 Millionen US-Dollar. Beide Werte übertrafen die Markterwartungen.

Aber noch bemerkenswerter ist sein aggressiver Plan zur Kapazitätserweiterung im Bereich der Siliziumphotonik.

Russell Ellwanger sagte: "Unsere Siliziumphotonik-Waferfabriken sind stark beansprucht." Die Bilanz zeigt, dass die Gesamtinvestition von Tower in die Siliziumphotonik- und Silizium-Germanium-Plattformen auf 920 Millionen US-Dollar erhöht wurde - eine Erhöhung von 40 % gegenüber dem Plan von 650 Millionen US-Dollar, der vor drei Monaten angekündigt wurde. Das Ziel dieser massiven Kapitalausgaben ist klar: Bis zum vierten Quartal 2026 soll die monatliche Produktionskapazität von Siliziumphotonik-Wafern mehr als fünffach im Vergleich zum gleichen Zeitpunkt 2025 gesteigert werden.

Noch interessanter ist der "Verkauf im Voraus" der Kapazität. Tower gab bekannt, dass über 70 % der gesamten Siliziumphotonik-Kapazität bis 2028 bereits von Kunden reserviert oder in Reservierungsprozess sind, und es gibt Kunden-Vorzahlungen als Garantie. Das bedeutet, dass noch Monate vor der Massenproduktion die Produktionspläne der oberen Waferfabriken für die nächsten drei Jahre bereits mit Kundennamen gefüllt sind - es handelt sich hier nicht um verhaltene Bestellungen, sondern um echte Kapazitätsreservierungen.

Hinter diesem Wettlauf um die Kapazität verbirgt sich die immer engere Bindung zwischen Tower und Nvidia. Nur wenige Tage vor der Veröffentlichung der Bilanz kündigten beide Seiten hochkarätig an, zusammen an der Entwicklung von 1,6T-Optischen Modulen für die nächste Generation von KI-Infrastruktur zu arbeiten. Tower's Siliziumphotonik-Plattform wird für Nvidias Netzwerkprotokolle dienen.

Yole Group stellte fest, dass diese Partnerschaft ein klares Signal sendet: Die Expansion von KI-Clustern erfolgt so schnell, dass der Engpass zunehmend in der Effizienz der Datenübertragung zwischen GPU, Switches und Racks liegt. Im Zeitalter von 1,6T ist der Schlüssel zum Erfolg bei optischen Bauteilen nicht mehr nur die "höhere Bandbreite", sondern die wiederholbare Herstellung, die vorhersagbare Ausbeute und die Fähigkeit zur Massenproduktion - genau dies ist der Kernwert von Tower als Wafer-Substratfertiger.

Derzeit ist Tower nicht nur der absolute Anbieter von 1,6T-PICs, sondern auch der Hauptproduzent von Kernkomponenten wie Treibern, TIA und PD. In der fernen Zukunft - auf der Ebene von Single-Wave 400G und CPO - hat Tower ebenfalls klare Pläne. In Zusammenarbeit mit OpenLight wurde auf der PH18DA-Plattform ein 400G/lane-Modulator basierend auf PAM4-Modulation erfolgreich demonstriert, was den Weg für die kommerzielle Nutzung der nächsten Generation von 3,2T-Lösungen ebnet. Für die CPO-Anwendung hat Tower Schlüsselplattformtechnologien wie TSV, Hybridbonding und Mikroringe entwickelt und mit Herstellern wie Teramount die Lichtwellenleiterkopplungslösungen integriert.

Es ist bekannt, dass die PH18-Serie von Tower eine der repräsentativsten Technologien in der aktuellen Siliziumphotonik-Branche ist. Sie verfügt über ein komplettes Ökosystem von passiven Lichtwegen (M) bis zu aktiven Lichtquellen (DA/DB), was den kommerziellen Einsatz der Lichtinterkonnektionstechnologie in den Bereichen KI und Rechenzentren stark vorantreibt.

PH18M (Metal): Dies ist die grundlegende Version, die niederverlustige Siliziumwellenleiter (Silicon Waveguide), Siliziumnitrid (SiN)-Wellenleiter, Ge-Photodetektoren und Hochbandbreiten-Modulatoren bietet. Sie eignet sich für Anwendungen, die eine hohe Dichte an photonischen Integrationen erfordern, aber keine Laserintegration betreffen, wie z. B. passive Lichtwege oder reine optoelektrische Umwandlungen.

PH18DA (Active): Auf der Basis von PH18M führt PH18DA die Heterointegrationstechnologie von InP-Lasern, Modulatoren und Detektoren ein. Dies ist die erste Version von Tower, die direkt aktive Lichtquellen (Laser) integrieren kann.

PH18DB (Active): Die aufgebesserte Version der PH18-Serie, die GaAs-Quantenpunktlaser und Halbleiterlichtverstärker (SOA) integriert. Dies ist das weltweit erste Beispiel für die Integration von Quantenpunktlasern auf einer Standard-Siliziumphotonik-Substratfertigungsplattform und zielt hauptsächlich auf die Anforderungen an Lichtquellen mit hoher Leistung und geringem Rauschen ab.

Russell Ellwanger sagte direkt, dass Tower durch die heterogene Integration von 400G-Modulatoren, Lasern und Lichtverstärkern in einer einzigen photonischen integrierten Schaltung (PIC) skalierbare, zuverlässige und serienfähige Lösungen für die nächste Generation der optischen Kommunikationstechnologie bietet.

Im November 2025 kündigte Tower auch die Einführung der CPO Foundry an und erweiterte seine für die CIS entwickelte 300-mm-Waferbonding-Technologie, was seine Technologiestärke und Wettbewerbsfähigkeit im Bereich der Siliziumphotonik-Substratfertigung weiter erhöhte.

Darüber hinaus hat Tower auch Kooperationen mit mehreren Unternehmen eingegangen. Beispielsweise hat es die Zusammenarbeit mit Innolight erweitert, um die Produktion der neuen Generation von Siliziumphotonik-Serienlösungen zu erhöhen und so die Marktbedürfnisse aus den Bereichen KI und Rechenzentren zu befriedigen. Durch kontinuierliche Kapazitätserweiterung und Technologiestandort wird Tower Semiconductor im Markt der Siliziumphotonik-Substratfertigung immer stärker und erweitert schrittweise seinen Marktanteil.

GlobalFoundries: Akquisition und Integration, Spitze in der Siliziumphotonik-Substratfertigung

Im November 2025 kündigte GlobalFoundries die Akquisition der in Singapur ansässigen Siliziumphotonik-Wafer-Substratfertigungsfirma Advanced Micro Foundry an. GlobalFoundries wird die Herstellungsanlagen, das geistige Eigentum und das Fachpersonal von AMF integrieren, um seine Siliziumphotonik-Technologien, Produktionskapazität und Forschungs- und Entwicklungskapazität in Singapur zu erweitern und so seine bestehenden Technologiefähigkeiten in den USA zu ergänzen.

Durch diese Akquisition wird GlobalFoundries der weltweit größte reine Siliziumphotonik-Chip-Substratfertiger in Bezug auf die Einnahmen.

Es ist bekannt, dass AMF ein Spin-off der Agency for Science, Technology and Research (A*STAR) in Singapur im Jahr 2017 war und die weltweit erste Chip-Substratfertigungsfirma, die sich ausschließlich auf die Siliziumphotoniktechnik konzentriert. Sie hat über 15 Jahre Herstellungserfahrung und hat über 300 Kunden bedient. Tim Breen, CEO von GlobalFoundries, sagte, dass die Akquisition von AMF es ihm ermöglicht, ein umfassenderes und differenziertes Entwicklungskonzept für steckbare Transceiver und gemeinsam verpackte optische Bauteile anzubieten und gleichzeitig die Entwicklung der Photoniktechnik in angrenzende Märkte wie die Automobil- und Quantencomputing-Branche zu beschleunigen.

GlobalFoundries plant, die 200-mm-Plattform von AMF in Singapur für die Anforderungen in den Bereichen Langstrecken-optische Kommunikation, Computern, Lidar und Sensorik zu nutzen und bei wachsender Marktbedürfnis auf die 300-mm-Plattform zu erweitern. In der Wafer-Substratfertigungsbranche bedeutet ein größerer Waferdurchmesser höhere Produktivität und präzisere Prozesskontrolle, was für die zukünftige Implementierung der gemeinsam verpackten optischen Bauteile (CPO)-Technologie von entscheidender Bedeutung ist. Die CPO-Technologie kann Siliziumchips und optische Bauteile zusammen verpacken, was die elektrische Signalleitung erheblich verkürzt und den Energieverbrauch senkt. Sie ist die Schlüsseltechnologie für die nächste Generation von KI-Hardwarearchitekturen.

Um diese Akquisition zu unterstützen, wird GlobalFoundries auch ein Exzellenzzentrum für die Forschung und Entwicklung in der Siliziumphotonik in Singapur errichten und mit der örtlichen Forschungsagentur zusammenarbeiten, um sich auf die Forschung und Entwicklung von Materialien für die 400Gbps-Übertragung der nächsten Generation zu konzentrieren.

GlobalFoundries hat in der Branche der Siliziumphotonik-Chips eine lange Tradition. Bereits im März 2022 hat GlobalFoundries die Siliziumphotonik-Plattform Fotonix eingeführt, die die erste Plattform in der Branche war, die 300-mm-Photonikeigenschaften und RF-CMOS-Prozesse im 300-GHz-Bereich auf einem Siliziumwafer integriert. Dadurch können photonische Chips eine schnellere, effizientere Datenübertragung und eine bessere Signalqualität bieten, um die strengen Anforderungen an hohe Geschwindigkeit, geringen Energieverbrauch und hohe Bandbreite in den Rechenzentren und im Zeitalter der KI zu erfüllen.

GF Fotonix baut auf und erweitert die langjährige Erfahrung von GlobalFoundries in der 45-nm-SOI-Technologie (45CLO, jetzt in die Foton