UMC terá conseguido encomendas de até 10 000 bolachas de fotónica de silício, à medida que a IA exige ligações mais rápidas

Produção em Singapura coloca a UMC em destaque no setor dos chips óticos

A United Microelectronics Corp. (UMC) terá conseguido encomendas de até 10 000 bolachas de circuitos integrados fotónicos por parte da fornecedora de módulos óticos InnoLight e da empresa de conceção de fotónica Saili, cujos investidores incluem o braço de investimento de capital de risco da Tencent. A produção está prevista para a fábrica da UMC em Singapura, podendo surgir encomendas adicionais à medida que os clientes aumentem o abastecimento de chips para ligações rápidas entre sistemas informáticos.

As estimativas do setor apontam para que alguns produtos avançados de circuitos integrados fotónicos sejam vendidos por cerca de sete vezes o preço das bolachas CMOS convencionais. A UMC recusou comentar clientes ou encomendas específicos, e a estimativa de preço não foi confirmada pela empresa. Os prazos de entrega e o valor financeiro das encomendas noticiadas não foram divulgados.

Este desenvolvimento reúne duas forças que estão a moldar o negócio de comunicações óticas da UMC: a crescente procura de maior velocidade na transferência de dados em sistemas de inteligência artificial e o esforço da empresa para recorrer a processos de fabrico estabelecidos na produção de produtos especializados de maior valor. A oportunidade passa pela produção de chips que manipulam luz, além dos sinais elétricos habituais nas fábricas de semicondutores convencionais.

A UMC e a SILITH, de Singapura, anunciaram em julho a entrega dos primeiros lotes de produção de bolachas de fotónica de silício de 12 polegadas. A passagem do desenvolvimento à produção demorou 18 meses, e os produtos foram aprovados por um grande cliente de serviços na nuvem. Isto dá às encomendas noticiadas uma base de fabrico que vai além de um programa de desenvolvimento tecnológico.

O que trazem os dois clientes

A InnoLight é uma das principais fornecedoras de módulos de transceção ótica para centros de dados, com atividade junto de grandes fornecedores de computação em nuvem na América do Norte e no mercado da IA. Estes módulos enviam e recebem dados através de luz. A empresa está a expandir o trabalho em produtos que operam a 800 gigabits por segundo e 1,6 terabits por segundo, normalmente abreviados para 800G e 1,6T.

A Saili dedica-se à conceção de chips de fotónica de silício e recorre à SILITH, de Singapura, para desenvolver a sua atividade internacional. Os seus produtos PIC, que operam a 100G e 200G por canal, já ultrapassaram os 8 milhões de chips expedidos. A Saili está também a trabalhar com a UMC em tecnologia que suporta 400G por canal.

As relações com estes clientes ligam a UMC a diferentes partes da cadeia de fornecimento ótica. A InnoLight fabrica módulos que integram redes de centros de dados, enquanto a Saili concebe os chips fotónicos utilizados nos sistemas óticos. A UMC disponibiliza a plataforma de fabrico que transforma esses projetos em chips físicos.

O volume inicial noticiado, de até 10 000, refere-se a bolachas, enquanto o número acumulado de expedições da Saili diz respeito a chips individuais. Uma bolacha é uma fatia circular de material semicondutor que contém muitos chips, posteriormente separados. Sem conhecer as dimensões dos chips e os rendimentos de produção, não é possível converter a encomenda de bolachas num número fiável de dispositivos acabados.

Porque são importantes estes chips para as redes de IA

Os circuitos integrados fotónicos, ou PIC, combinam funções que orientam, controlam ou detetam luz num chip. Nas comunicações óticas, ajudam a ligar a atividade elétrica no interior do equipamento informático aos sinais luminosos que transportam dados através de fibras óticas.

Um chip eletrónico convencional movimenta e processa sinais elétricos. Um chip fotónico também precisa de estruturas como guias de onda, que orientam a luz ao longo de um percurso escolhido, e moduladores, que alteram a luz para que esta transporte informação. A integração destas funções exige etapas de fabrico especializadas e um controlo rigoroso dos materiais e das dimensões.

Os sistemas informáticos de IA precisam de ligações rápidas porque grandes quantidades de dados têm de circular entre processadores e entre centros de dados. Os módulos óticos estão a evoluir de 800G para 1,6T e, mais tarde, 3,2T. Às velocidades indicadas, 1,6T representa o dobro da capacidade de 800G, enquanto 3,2T representa o quádruplo.

O trabalho da Saili e da UMC em 400G por canal responde a outra etapa desta evolução. Um canal é um percurso de dados individual dentro de um sistema de comunicações. Aumentar a sua velocidade pode ajudar os projetistas a criar produtos óticos mais rápidos, embora a velocidade total de um módulo acabado também dependa da disposição dos seus canais.

Uma disputa pelo fabrico que vai além dos circuitos mais pequenos

A UMC está a desenvolver estes produtos com processos maduros de semicondutores e fabrico ótico especializado. O negócio recompensa a capacidade de produzir estruturas óticas fiáveis em escala, abrindo à empresa uma via para a infraestrutura de IA diferente do fabrico dos processadores informáticos mais avançados.

A Tower Semiconductor e a GlobalFoundries já disponibilizam plataformas de fabrico de fotónica de silício. De acordo com informações do setor, a sua capacidade está totalmente reservada, o que ajuda a explicar por que razão os clientes de chips óticos procuram parceiros de fabrico adicionais. Não foram divulgados dados de utilização nem tempos de espera para entregas.

A TSMC também oferece tecnologia relevante, recorrendo a processos avançados que implicam custos mais elevados em elementos como as fotomáscaras. As fotomáscaras são os modelos utilizados para transferir padrões de circuitos para as bolachas. Para um projetista de chips óticos, estes custos de desenvolvimento somam-se ao preço de fabrico de cada bolacha.

A vantagem proposta pela UMC combina processos estabelecidos, experiência no fabrico ótico e produção em bolachas de 12 polegadas. As bolachas maiores podem permitir uma produção em maior escala e reduzir o custo de fabrico por chip, desde que os rendimentos e as operações da fábrica sejam bem controlados. A consistência dos processos também é importante, pois os clientes precisam de chips que funcionem de forma previsível entre diferentes lotes de produção.

Um preço da bolacha sete vezes superior altera a equação das receitas

O prémio de preço estimado é o aspeto financeiro mais marcante do negócio noticiado. Alega-se que algumas bolachas PIC avançadas são vendidas por cerca de sete vezes o preço das bolachas CMOS comuns. CMOS é o processo de fabrico amplamente utilizado em muitos chips eletrónicos.

Para a UMC, uma maior proporção de produtos vendidos a preços superiores poderá aumentar o preço médio de venda, frequentemente designado por ASP. Esta métrica corresponde à receita média obtida por unidade vendida. Uma empresa pode aumentá-la alterando a composição dos produtos que fabrica, mesmo sem subir o preço de todos os produtos existentes.

A rentabilidade também dependerá do custo de produção das bolachas óticas, do número de chips utilizáveis que contêm, das despesas de desenvolvimento e da capacidade fabril que os clientes venham a utilizar. A produção de PIC envolve estruturas óticas e etapas de integração exigentes, pelo que o rendimento da produção é uma consideração operacional central. O rendimento corresponde à proporção de chips fabricados que cumpre as especificações exigidas.

Por isso, o investimento na UMC vai além do múltiplo de preço anunciado. Encomendas recorrentes, rendimentos estáveis e utilização sustentada das linhas de produção converteriam um preço de venda atrativo num negócio mais duradouro. O volume inicial da encomenda e a possibilidade de novas compras apontam para a oportunidade comercial, enquanto a expansão de capacidade prevista mostra a dimensão que a UMC se prepara para alcançar.

Duas vias tecnológicas sustentam a expansão

A atividade da UMC no domínio das comunicações óticas inclui PIC de fotónica de silício, tecnologia de niobato de lítio em película fina e embalagem avançada. A fábrica da empresa em Singapura é o centro da plataforma de fotónica de silício de 12 polegadas.

A segunda via assenta na subsidiária integral da UMC dedicada à optoelectrónica, a Lian Ying Optoelectronics, e na cooperação com parceiros internacionais. A subsidiária traz experiência em componentes optoelectrónicos e no fabrico de bolachas com materiais especializados. Isso dá ao grupo uma base de conhecimentos já existente para trabalhar em áreas além dos chips eletrónicos convencionais.

O niobato de lítio em película fina, frequentemente abreviado como TFLN, utiliza uma camada fina de um material cujas propriedades óticas respondem a um campo elétrico. Isso torna-o útil para controlar a luz em dispositivos de comunicação. O seu desenvolvimento alarga as opções tecnológicas da UMC, a par da plataforma de fotónica de silício que já produz bolachas.

A embalagem avançada é outra parte da estratégia, pois os componentes óticos e eletrónicos têm de se ligar eficazmente num produto utilizável. A abordagem da UMC reúne processos de fabrico, materiais especializados e integração de componentes na mesma atividade, com diferentes tecnologias a responderem a necessidades distintas de conceção.

Planos de capacidade prolongam-se até 2030

A UMC anunciou a expansão da capacidade de fotónica de silício na área P4, em Singapura, e começou a planear novas instalações P7 e P8 no sul de Taiwan. O objetivo de capacidade de PIC a longo prazo anunciado pela empresa é de 18 000 bolachas por mês, estando previsto que a instalação de equipamento comece no final de 2028 e que a capacidade total seja alcançada em 2030.

As encomendas iniciais noticiadas, de até 10 000 bolachas, equivalem a cerca de 56% do objetivo de capacidade mensal futura. Esta comparação mostra a dimensão da base de produção planeada; não foi divulgado o período de entrega das encomendas. A um ritmo estável de 18 000 bolachas por mês, o objetivo corresponderia a 216 000 bolachas ao longo de um ano completo.

Os principais marcos são:

• Julho, sem indicação do ano: a UMC e a SILITH anunciaram a entrega dos primeiros lotes de produção de bolachas de fotónica de silício de 12 polegadas a partir de Singapura, após 18 meses de desenvolvimento.
• Final de 2028: prevê-se que comece a instalação de equipamento ao abrigo do plano de expansão a longo prazo.
• 2030: pretende-se que a capacidade de produção de PIC atinja a escala total planeada de 18 000 bolachas por mês.

Os principais clientes estarão já a discutir futuras atribuições de capacidade. Reservar espaço de produção antecipadamente pode ajudá-los a planear os lançamentos dos seus próprios produtos e os compromissos de fornecimento, ao mesmo tempo que dá à UMC uma visão mais clara da procura antes de as novas instalações atingirem a plena capacidade operacional.

O que muda para a UMC e os seus clientes

A UMC ganha uma potencial fonte de crescimento baseada no fabrico especializado e em produtos de maior valor. O marco de produção em Singapura, as expedições de chips já realizadas pela Saili e a atividade da InnoLight noticiada ligam o desenvolvimento tecnológico da empresa a clientes que já participam no mercado das comunicações óticas de alta velocidade.

Os projetistas de chips óticos ganham outra opção de fabrico enquanto trabalham em canais e módulos mais rápidos. Para os fornecedores de módulos que servem empresas de serviços na nuvem, o acesso a capacidade suficiente de bolachas passa a ser importante para responder à procura de ligações mais rápidas nos centros de dados. O calendário de expansão da UMC situa o compromisso de maior capacidade vários anos depois do marco inicial de produção.

O foco comercial imediato são as encomendas de Singapura noticiadas. O compromisso a mais longo prazo passa por criar um negócio de fabrico repetível nas áreas da fotónica de silício, dos materiais óticos especializados e da embalagem. A importância da contribuição para os resultados dependerá do volume expedido, dos custos de fabrico e da composição dos produtos que a UMC conseguir alcançar à medida que a capacidade aumenta.

Pontos-chave

• A UMC terá conseguido encomendas iniciais de PIC de até 10 000 bolachas, no total, por parte da InnoLight e da Saili, para produção em Singapura.
• A UMC recusou comentar clientes ou encomendas específicos; a estimativa de um preço sete vezes superior ao das bolachas CMOS convencionais não foi confirmada.
• A UMC e a SILITH anunciaram as primeiras entregas de bolachas de produção após um período de desenvolvimento de 18 meses.
• Os produtos da Saili de 100G e 200G já ultrapassaram os 8 milhões de chips expedidos, e a empresa está a desenvolver com a UMC tecnologia de 400G por canal.
• O objetivo de capacidade de PIC da UMC a longo prazo é de 18 000 bolachas por mês, estando prevista a instalação de equipamento a partir do final de 2028 e a plena capacidade em 2030.