Il 2 giugno Jensen Huang ha dichiarato al Computex: "Usa la luce ovunque puoi!"
Una dozzina di giorni dopo, Boss Huang salì su un aereo per il Texas. Dopo essere sceso, ha preso una pala, si è recato sul luogo del progetto di espansione locale di Coherent e ha girato la prima pala di terra per aprire il terreno per il progetto.
Poco prima, Jensen Huang e l’amministratore delegato di Coherent si erano uniti a Trump in visita in Cina, chiedendo alla Cina di allentare il controllo sulle esportazioni.
Due eventi apparentemente non correlati indicavano la stessa cosa: fosfuro di indio.
Nella corsa al calcolo dell’intelligenza artificiale, il calcolo della GPU non è più l’unico collo di bottiglia. L'interconnessione ad alta-velocità tra le GPU rappresenta il vincolo principale sulle prestazioni del data center. L’industria generalmente ritiene che il filo di rame abbia raggiunto il suo limite fisico e che l’interconnessione ottica sia la via da seguire. Ecco perché Jensen Huang ha gridato quella frase.
Pertanto, in quanto materiale di substrato indispensabile per i moduli ottici 800G, 1.6T e anche per i moduli ottici CPO di prossima-generazione, il fosfuro di indio è sfuggito da tempo alla categoria di materiale di nicchia ed è diventato una pietra miliare strategica dell'interconnessione ottica ad alta-velocità.
In passato, le persone si concentravano maggiormente sulla concorrenza nel calcolo delle GPU; pochi notarono che questo sottile wafer semiconduttore era tranquillamente diventato l’anello più teso nella catena di trasmissione del calcolo dell’IA.
Secondo le stime di Yole, il deficit globale di substrato di fosfuro di indio supererà il 70% nel 2026, con cicli di espansione che dureranno più di due anni.
La capacità è in grave carenza!
Quindi gli Stati Uniti, il Giappone, l’Europa e la Cina stanno tutti tentando ogni mezzo per salvare la situazione e, nel processo di risoluzione delle loro debolezze, le rispettive situazioni difficili sono diventate cristalline.
01 Stati Uniti:
Mancanza di capacità
Sul fronte del fosfuro di indio, la maggiore fiducia dell’America deriva dal suo enorme mercato a valle del calcolo dell’intelligenza artificiale. Giganti come Nvidia sono entrati presto, spendendo molto per bloccare la capacità dei substrati e cercando di controllare l’influenza della catena di approvvigionamento dal lato della domanda. Ma non importa quanto sia abbondante il capitale, è difficile creare immediatamente una capacità produttiva nazionale matura.
Anche se diverse aziende hanno lanciato piani di espansione per linee di produzione di fosfuro di indio da 6-pollici, la crescita dei cristalli, il debugging dei processi e l'aumento della resa hanno tutti soglie temporali oggettive. Una linea di produzione completamente nuova spesso impiega più di due anni dalla costruzione alla fornitura stabile. Durante questi due anni, il deficit sarà difficile da colmare; l'acqua lontana non può placare la sete presente.
Oltre al ciclo produttivo, un altro ostacolo sono le materie prime. Gli Stati Uniti non hanno quasi risorse minerali di indio di elevata purezza-a livello nazionale, quindi la materia prima più basilare per la produzione di fosfuro di indio deve sempre essere acquistata dall'estero. Anche se le fabbriche vengono costruite a livello nazionale, il controllo sulle risorse a monte si trova ancora altrove, e i rischi della catena di approvvigionamento seguono come un’ombra.
02 Giappone:
Mancanza di materie prime e mercato
Per molto tempo, il Giappone è stato il "grande capo" nel mondo dei substrati di fosfuro di indio. Due importanti produttori, Sumitomo Electric e JX Metals, una volta detenevano oltre il 70% della quota di mercato globale. Decenni di esperienza hanno dato al Giappone un forte potere nella resa del substrato da 6 pollici e nella stabilità della crescita dei cristalli che altri trovano molto difficile da eguagliare.
Ma il Giappone ha una debolezza fatale: non ci sono quasi miniere di indio nel suo paese. La maggior parte della-materia prima di indio ad elevata purezza di cui il Giappone ha bisogno per produrre fosfuro di indio dipende dalle importazioni dall'estero. Quando la fornitura di materie prime a monte oscilla, anche le linee di produzione più avanzate vengono immediatamente messe in secondo piano.
L’impatto della restrizione delle materie prime ha già cominciato a manifestarsi. Molte fabbriche sono state costrette a ridurre la capacità, i cicli di consegna ai clienti sono stati ripetutamente estesi e alcune linee di produzione sono addirittura cadute in situazioni di semi-inattività. Con una tecnologia-di prim'ordine ma senza "riso" da mettere nella pentola, anche i processi migliori devono fermarsi.
Allo stesso tempo, il Giappone non ha un mercato finale a valle sufficientemente ampio, quindi grandi quantità di prodotti finiti a base di fosfuro di indio e chip ottici devono essere venduti all’estero. Una volta che il contesto del mercato esterno cambia, le entrate aziendali sono sotto pressione.
03 Europa:
In corsa per la strada, ma in realtà manca tutto
L'approccio dell'Europa è il più diverso-non è una corsa per la capacità, ma per il percorso. Cioè, basandosi sul suo vantaggio nei processi fotonici del silicio, integra il fosfuro di indio come fonte di luce esterna nel CPO.
Molte persone pensano che la fotonica del silicio sostituirà il fosfuro di indio, ma il vero percorso è esattamente l'opposto: il silicio stesso non emette luce e la fotonica del silicio/CPO deve fare affidamento su laser CW esterni realizzati in fosfuro di indio come sorgente luminosa. Gli switch CPO hanno più motori ottici, il che in realtà aumenta in modo significativo l'utilizzo totale di fosfuro di indio. Un singolo switch CPO Nvidia Spectrum-X supporta 32 motori fotonici al silicio, più di 10 volte l'utilizzo delle apparecchiature tradizionali.
Pertanto, ciò per cui l’Europa compete è la nicchia standard ed ecologica del percorso “integrazione eterogenea fotonica del silicio-fosfuro di indio”.
Tuttavia, a livello nazionale l'Europa non dispone quasi di produttori maturi di substrati di fosfuro di indio su larga scala-e la sua fornitura di substrati dipende fortemente dagli acquisti da parte di aziende giapponesi e americane. Anche se le aziende epitassia come IQE firmano attivamente accordi di fornitura a lungo-termine, il controllo sulla fornitura di substrati a monte è ancora nelle mani di altri, e la stabilità della catena di fornitura non è sotto il loro controllo.
Inoltre, come il Giappone, l’Europa non dispone di un enorme mercato finale dei moduli ottici a valle e il suo circuito industriale chiuso è incompleto. Può esportare soluzioni di processo e partecipare alla definizione degli standard-, ma senza un mercato finale che possa alimentare la produzione a monte, è molto difficile invertire-la creazione di capacità di substrati nazionali.
Enfatizzare le rotte trascurando la capacità ha lasciato l’Europa nella scomoda posizione di “avere soluzioni ma mancano materiali”.
04 Cina:
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Nella corsa al fosfuro di indio, la Cina ha due vantaggi unici: le risorse di indio e il mercato.
Le riserve di indio della Cina sono notevolmente avvantaggiate. Secondo il Global Mineral Resource Reserve Assessment Report 2024 del China Geological Survey, alla fine del 2022, le risorse globali di indio identificate ammontavano a 43.689 tonnellate, con la Cina che rappresentava 17.538 tonnellate, ovvero il 40,14% del totale globale.
Il mercato a valle dei moduli ottici è l'anello più forte della Cina. Nell'elenco dei 10 migliori fornitori di moduli ottici pubblicato dalla società di ricerca sulle comunicazioni ottiche LightCounting, sono incluse sette società cinesi.
Le risorse e il mercato hanno gettato basi eccellenti affinché l'industria cinese del fosfuro di indio possa recuperare terreno, ma i vantaggi in termini di risorse non si traducono automaticamente in competitività nei prodotti finiti di fascia alta-e molteplici barriere stanno rivelando situazioni difficili.
Il primo è il passaggio dalle risorse alle “materie prime utilizzabili”.
Nonostante gli enormi vantaggi in termini di risorse, una quantità sufficiente di indio raffinato a monte e le scoperte rivoluzionarie nella tecnologia dell'indio di grado 7N-e superiore-a purezza elevata, la capacità di produzione è ancora lontana dall'essere sufficiente.
Il fosforo rosso-di elevata purezza è anche peggio. Il fosforo rosso ad elevata-purezza è l'unica fonte di fosforo fondamentale per la crescita del singolo-cristallo di fosfuro di indio. Ogni chilogrammo di singolo cristallo di fosfuro di indio prodotto consuma da 0,25 a 0,3 chilogrammi di fosforo rosso ad elevata-purezza. I suoi standard di purezza sono estremamente severi; tracce di impurità metalliche e impurità di arsenico causano direttamente difetti reticolari all'interno del monocristallo, influenzando gravemente la resa del chip.
Al momento, il mercato globale del fosforo rosso-di fascia alta-di purezza elevata è stato a lungo monopolizzato dalle aziende giapponesi-NCI e RASA Industries insieme rappresentano oltre l'80% della quota di mercato globale.
Il secondo è l'attrezzatura. L'attrezzatura principale per la produzione e la coltivazione di cristalli singoli di fosfuro di indio-forni a cristallo-singolo e MOCVD-dipende ancora principalmente dalle importazioni. Molte delle apparecchiature più critiche per le linee di produzione nazionali sono nelle mani di altri.
Il terzo è il divario di rendimento. Ci sono voluti decenni alla giapponese Sumitomo Electric per ottenere una resa del cristallo singolo da 6-pollici-superiore al 95%. La resa complessiva dei substrati domestici di fosfuro di indio da 6 pollici è compresa tra il 70% e l'85% circa. Questo non è "più o meno la stessa cosa"; questo è un "gap generazionale". Una resa bassa significa costi elevati tollerabili quando i prezzi dei substrati sono elevati, ma una volta che i prezzi scendono, i margini di profitto si ridurranno drasticamente.
Pertanto, varie situazioni difficili si combinano per creare il dilemma più grande per l'industria cinese del fosfuro di indio: le risorse sono a portata di mano, ma la localizzazione dei prodotti di fascia alta-non riesce a tenere il passo.