A medida que los clústeres de IA aumentan de escala de 800G a 1.6T y más allá, la infraestructura de comunicación óptica se está convirtiendo en la columna vertebral de los centros de datos de próxima generación.Dos materiales avanzados están ganando una atención sin precedentes.: Fosfuro de indio (InP) y niobato de litio de película delgada (TFLN).

Muchas discusiones de la industria enmarcan estas dos tecnologías como competidoras.El otro lo controla..

En términos simples:

• El fosfuro de indio construye el motor de la comunicación óptica
• El niobato de litio de película delgada actúa como el sistema de transmisión y aceleración

En lugar de sustituirse unos a otros, cada vez se integran más en los mismos módulos ópticos de alto rendimiento.

Comprender la división del trabajo: generación de luz vs modulación de luz

Si la comunicación óptica fuera una carrera de relevos:

• InP sería el corredor de salida, responsable de lanzar la señal.
• TFLN sería el intermediario, responsable de maximizar la velocidad, el ancho de banda y la eficiencia de transmisión.
• La fotónica de silicio actuaría como el integrador del sistema, conectando todos los componentes en arquitecturas escalables.

El fosfuro de indio: el motor óptico

InP es el material básico para la fabricación de chips láser de alto rendimiento como:

• Las emisiones de gases de efecto invernadero son las siguientes:
• Lasers CW
• Transmisores ópticos de alta velocidad

Su principal ventaja es la capacidad de emitir luz de manera eficiente en:

• 1310 nm
• 1550 nm

Estas son las dos ventanas de transmisión de menor pérdida en la comunicación de fibra óptica.

Sin InP, no hay una fuente de luz eficiente para los módulos ópticos modernos de 800G o 1.6T.

Niobato de litio de película delgada: el acelerador óptico

TFLN no genera luz, sino que realiza modulación de ultra alta velocidad mediante la codificación de señales eléctricas en ondas ópticas.

Sus ventajas incluyen:

• Ancho de banda ultra alto
• Baja pérdida de inserción
• Bajo consumo de energía
• Excelente eficiencia electroóptica
• Capacidad de transmisión a larga distancia

A medida que los centros de datos de IA demandan una menor latencia y un mayor rendimiento, el rendimiento de la modulación se vuelve cada vez más crítico.

Por qué el fosfuro de indio se está convirtiendo en un material estratégico

El crecimiento explosivo de la computación de IA está creando una presión severa en la cadena de suministro óptico.

De acuerdo con múltiples previsiones de la industria de Omdia y Yole:

• La demanda mundial deSubstratos de la enzima InPestá superando rápidamente la oferta
• La capacidad efectiva para 2025 sigue estando muy limitada
• Se espera que la escasez de suministro continúe hasta 2027

En los módulos ópticos de alta velocidad, los chips ópticos representan más de la mitad del coste total de los BOM, y los sustratos InP se encuentran entre los materiales fundamentales más críticos.

Principales factores detrás de la demanda de InP

1Expansión del centro de datos de IA

Los grupos de GPU masivos requieren:

• Interconexiones ópticas más rápidas
• Mayor densidad de canales
• Comunicación con menor latencia

Cada aumento en la velocidad de transmisión impulsa una demanda adicional de láseres basados en InP.

2La fotónica del silicio todavía requiere láseres externos.

La fotónica del silicio está creciendo rápidamente, especialmente en:

• Modelos de 800G
• 1.6T arquitecturas
• Ópticos envasados

Sin embargo, el silicio no puede emitir luz de manera eficiente.

Esto significa que las plataformas de fotónica de silicio todavía dependen de láseres CW externos basados en InP.

A medida que aumenta la adopción de la fotónica de silicio, también aumenta la demanda de InP.

3. Concentración de la cadena de suministro mundial

La producción mundial de sustrato InP sigue estando muy concentrada entre un pequeño número de fabricantes, principalmente en:

• Japón
• Estados Unidos de América

Mientras tanto, los ciclos de expansión de la producción suelen requerir:

• 2 ¢ 3 años
• Alta experiencia en el crecimiento de cristales
• Control estricto del rendimiento

Esto hace que sea extremadamente difícil escalar rápidamente la capacidad.

Por qué el niobato de litio de película delgada se está acelerando

Mientras que InP resuelve el desafío de la fuente de luz, TFLN aborda el siguiente cuello de botella:

Velocidad y eficiencia energética

Las tecnologías de modulación tradicionales se están acercando a los límites físicos en:

• ancho de banda
• eficiencia energética
• rendimiento térmico

TFLN está emergiendo como uno de los candidatos más fuertes para las plataformas de modulación de próxima generación.

Descubrimientos técnicos recientes

Las recientes demostraciones de la industria han demostrado:

• Cobertura de ancho de banda óptico ultraancho
• Las bandas de ancho de banda electro-ópticas superiores a 67 GHz
• Transmisión de un solo carril más allá de 240 Gbps PAM-4
• Mejora del funcionamiento de baja tensión

Estos avances posicionan a TFLN como una vía tecnológica prometedora para:

• 1.6T módulos ópticos
• 3Arquitecturas.2T
• Las futuras plataformas de interconexión de IA

El papel de los TFLN en los futuros sistemas ópticos

El TFLN es particularmente atractivo para:

• Transmisión de larga distancia
• Modulación de velocidad ultra alta
• Interconexiones ópticas energéticamente eficientes
• Ópticos envasados
• La próxima generación de redes de IA

Aunque la comercialización todavía está evolucionando, la madurez de la ingeniería está mejorando rápidamente.

El futuro es la integración, no el reemplazo

Uno de los mayores conceptos erróneos en la industria es que una plataforma de material único dominará la comunicación óptica futura.

La realidad es mucho más colaborativa.

Los futuros sistemas ópticos se están moviendo cada vez más hacia un ecosistema híbrido:

Arquitectura óptica de varios materiales

Fósforo de indio

Responsable de:

• Generación de láser
• Emisión óptica
• Fuentes de luz de alto rendimiento

Fotónica de silicio

Responsable de:

• Integración a gran escala
• Eficiencia del embalaje
• Escalabilidad a nivel del sistema

Niobato de litio de película delgada

Responsable de:

• Modulación de alta velocidad
• Transmisión de baja potencia
• Codificación avanzada de señales

En muchos módulos ópticos avanzados, coexisten dentro del mismo paquete.

1Los módulos ópticos.6T y 3.2T fortalecerán esta colaboración

La transición de:

• 800G → 1,6T
• 1.6T → 3.2T

Es lo que hace que la especialización sea más importante.

A medida que aumentan las tasas de transmisión, los sistemas ópticos requieren:

• Mejores láseres
• Moduladores más rápidos
• Integración más avanzada
• Consumo de energía más bajo

Ninguna plataforma material única puede resolver todos estos desafíos por sí sola.

El futuro de las redes ópticas de IA dependerá de la innovación coordinada en múltiples materiales y arquitecturas de dispositivos.

Pensamientos finales

El fosfuro de indio y el niobato de litio de película delgada no compiten por el mismo papel.

Resolven diferentes problemas de ingeniería dentro del mismo sistema de comunicación óptica.

• InP crea la luz
• TFLN controla la luz
• La fotónica de silicio integra el sistema

Juntos, forman la base tecnológica de la próxima generación de infraestructura de interconexión de IA.

A medida que la demanda de computación de IA continúa aumentando, la industria de comunicaciones ópticas se está alejando de la sustitución de materiales y hacia la colaboración funcional.

La próxima era de las redes ópticas no se definirá por un único ganador , sino por la eficacia con la que estas tecnologías trabajen juntas.