De silicongebaseerde fotonica belooft al jarenlang een revolutie teweeg te brengen in datacenters, maar vanaf 2026 begint zich duidelijk af te tekenen dat dit de periode kan worden waarin deze belofte daadwerkelijk wordt omgezet in industriële implementaties op grote schaal. Volgens het Taiwanese dagblad Commercial Times voorziet TSMC dat haar geïntegreerde silicongebaseerde fotonica platform COUPE dit jaar nog in massaproductie zal gaan, een stap die, indien bevestigd volgens de planning, de onderneming in een centrale positie zou plaatsen in de race om optica direct te integreren in chipencapsulaties voor kunstmatige intelligentie.
Deze ontwikkeling is van belang omdat de knelpunten binnen AI niet langer uitsluitend liggen in rekencapaciteit. Evenzeer zijn ze te vinden in de datamobiliteit binnen grote clusters. Naarmate modellen groeien, vereisen GPU’s en switches meer bandbreedte, lagere latentie en een efficiënter energiegebruik. In dat kader streeft de sector ernaar om een deel van de traditionele elektrische interconnecties te vervangen door optische verbindingen die veel dichter op de processor geplaatst worden, een strategie die bekendstaat als CPO, oftewel co-packaged optics.
Hoewel TSMC momenteel geen expliciete persverklaring heeft uitgebracht over de massaproductie in 2026 zoals het Taiwanese mediabericht dat berichtte, heeft het bedrijf wel duidelijk gemaakt dat COUPE op haar roadmap staat. In haar jaarverslag van 2024 gaf het aan dat de eerste generatie COUPE, gebaseerd op een elektrisch chip op een fotonisch chip via SoIC-verbindingen, voorspoedig vorderde. In haar technische documentatie presenteert het deze architectuur als een platform dat kan voldoen aan de strengste eisen van high-performance computing (HPC) en dat de weg vrijmaakt voor systeemintegratie via silicongebaseerde fotonica.
Wat is COUPE en waarom is het relevant
COUPE staat voor Compact Universal Photonic Engine. In eenvoudige bewoordingen is het de TSMC-initiatie om elektronische en fotonische circuits binnen hetzelfde pakket te integreren, speciaal gericht op geavanceerde encapsulatie en het maximaliseren van de nabijheid tussen optische en digitale blocks, zoals ASIC’s voor berekening of controle. Het doel is het minimaliseren van koppellosses, het verkorten van afstanden tussen componenten en het verhogen van de systeem efficiëntie, wat vooral belangrijk is wanneer AI-datacenters enorme hoeveelheden data moeten verplaatsen tussen accelerators, switches en geheugen.
Deze integratie is gebaseerd op SoIC-technologie, de 3D-stapelingstechnologie van TSMC. Het bedrijf verduidelijkt dat haar TSMC-SoIC platform bedoeld is voor hoog-dichtheids 3D-stapeling van chiplets, om te voldoen aan de toenemende vraag naar computationele kracht, breedband en lage latentie in cloud- en edge-toepassingen. Voor COUPE is deze capaciteit vooral waardevol omdat silicongebaseerde fotonica de fysieke scheiding tussen optisch en elektronisch moet verkleinen zonder dat het energieverbruik of de pakketkosten onaanvaardbaar toeneemt.
TSMC werkt niet exclusief aan deze technologie. In april 2024 kondigde Ansys een samenwerking aan met de Taiwanese foundry om multifysische simulaties voor COUPE te ondersteunen, en beschrijft de platform als een systeem dat silicongebaseerde fotonica en CPO integreert met als doel de communicatie tussen chips en systemen aanzienlijk te versnellen in cloud, datacenters, HPC en AI-toepassingen. Zulke partnerschappen tonen aan dat het project niet alleen in de onderzoeksfase zit, maar zich ook ontwikkelt richting industrieel ontwerp en ecosysteemvorming.
CPO wordt geen verre toekomst meer
De belangstelling van de industrie voor CPO wordt beter begrepen wanneer men kijkt naar de druk die AI uitoefent op de interne netwerken van datacenters. SEMI meldde recentelijk dat de vraag naar hoge-snelheidsoptische interconnects in AI-datacenters de silicongebaseerde fotonica van de laboratoriumfase naar een omslagpunt in grootschalige productie duwt. De alliantie telt inmiddels meer dan 150 bedrijven en richt zich op modules met snelheden van 1,6 T en 3,2 T, wat duidelijk aangeeft dat het sector heel duidelijk de overstap van experiment naar productie maakt.
Aan deze technologische ontwikkeling wordt gewerkt door middel van standaardisatie. Zo publiceerde OIF in 2023 haar eerste implementatierichtlijn voor een CPO-module van 3,2 Tb/s, bedoeld voor Ethernet-switches en ontworpen om optische en elektrische interfaces te ondersteunen in switches met een totale bandbreedte tot 51,2 Tb/s. Hoewel standaardisatie niet alle fabricage-uitdagingen oplost, maakt het wel mogelijk dat diverse partijen binnen de keten met meer duidelijkheid kunnen werken aan interoperabiliteit, connectiviteit en modulaire ontwerpen.
Een andere belangrijke indicator van volwassenheid komt van NVIDIA. In maart 2025 introduceerde het bedrijf haar Spectrum-X Photonics en Quantum-X Photonics switches, gebaseerd op silicongebaseerde fotonica en ontwikkeld binnen een industrieel ecosysteem waarin TSMC een centrale rol speelt. C. C. Wei, CEO van TSMC, bevestigde dat de silicongebaseerde fotonica-oplossing van het bedrijf geavanceerde fabricage en 3D SoIC-stapeling combineert om NVIDIA te ondersteunen bij de opschaling van AI-fabricage tot wel een miljoen GPU’s. Daarnaast liet NVIDIA weten dat de Ethernet-versie van Spectrum-X Photonics in 2026 zou komen, precies in hetzelfde jaar als de geprojecteerde grootschalige productie van COUPE.
Wat kan er veranderen als TSMC haar planning haalt
Indien COUPE daadwerkelijk dit jaar in productie gaat, betekent dit een duidelijke industriële doorbraak. Het betekent niet meteen dat alle AI-infrastructuur hetzelfde zal veranderen, maar het markeert wel dat een van de meest complexe onderdelen uit de test- en ontwikkelfase wordt gehaald, en dat het meer synchronisatie en besluitvorming over ontwerp en toepassing in netwerken voor AI, nieuwe switches, geïntegreerde optica en hogere energie-efficiëntie mogelijk maakt.
Het is echter belangrijk om niet te overdrijven. SEMI benadrukt dat grote gedeelten van silicongebaseerde fotonica voor industriële toepassing nog steeds geconfronteerd worden met belangrijke uitdagingen: testen op waferniveau, nauwkeurige uitlijning van vezel en PIC, snelle optische assemblage en kostenreductie. De productie begint dus weliswaar een nieuwe fase, maar betekent niet het einde van de obstakels. De verdere industrialisatie van CPO zal zowel afhangen van technologische doorbraken als van de vermogen van de hele supply chain om te produceren, testen en opschalen met acceptabele yields.
Desalniettemin past de beweging van TSMC binnen een bredere trend: AI herstructureert niet alleen chipproductie, maar ook de wijze waarop chips onderling verbonden worden. In deze nieuwe fase is silicongebaseerde fotonica geen futuristisch idee meer, maar een reële kandidaat om de komende golf van dataverkeer in datacenters te ondersteunen. Als 2025 het jaar was waarin grote fabrikanten prototypes en eerste producten toonden, dan zou 2026 wel eens het jaar kunnen worden waarin CPO echt industrieel begint te worden.
Wat is precies COUPE van TSMC?
Het is het silicongebaseerde fotonica platform van TSMC, volledig bekend als Compact Universal Photonic Engine. Het is ontworpen om elektronische en fotonische circuits binnen hetzelfde pakket te integreren en CPO-architecturen te faciliteren voor AI, HPC en datacenters.
Wat zijn de voordelen van CPO ten opzichte van traditionele elektrische verbindingen?
CPO streeft ernaar de afstand tussen verwerking en optica te verkleinen, de bandbreedte te verhogen en het energiegebruik te verbeteren. Dit is essentieel wanneer datacenters meer data moeten verplaatsen zonder dat het energieverbruik, warmteontwikkeling of signaalverlies onaanvaardbaar toeneemt.
Heeft TSMC officieel bevestigd dat COUPE in 2026 op grote schaal wordt geproduceerd?
De datum van massaproductie in 2026 is bekendgemaakt door Commercial Times en is overgenomen door andere industriële media. TSMC heeft wel publiekelijk updates gegeven over de voortgang van de eerste generatie COUPE en haar platform, maar heeft nog geen officiële verklaring afgegeven over de planning voor grootschalige productie.
Waarom is silicongebaseerde fotonica zo belangrijk voor AI?
Omdat AI-clusters steeds meer data tussen GPU’s, switches en andere accelerators moeten bewegen. Silicongebaseerde fotonica en CPO bieden een pad om deze vraag te ondersteunen met meer bandbreedte en betere energie-efficiëntie dan louter elektrische verbindingen.
via: Jukan en ctee.com.tw