Trung tâm dữ liệu AI thúc đẩy bùng nổ quang học 59%, lợi nhuận chuyển sang các nhà sản xuất chip

Sự gia tăng đột biến trong nhu cầu về cơ sở hạ tầng AI đang định hình lại thị trường kết nối trung tâm dữ liệu, tạo ra một cuộc chiến không chỉ giữa đồng và sợi quang, mà còn là cuộc chiến xem ai sẽ chiếm lĩnh lợi nhuận từ phần cứng làm nền tảng cho trí tuệ nhân tạo. Một báo cáo mới từ Bernstein đã vạch ra một tương lai nơi công nghệ Quang học đóng gói chung (CPO) sẽ thay đổi căn bản chuỗi giá trị, mang lại lợi ích cho các nhà thiết kế chip như Nvidia và Broadcom gây bất lợi cho các nhà sản xuất mô-đun quang học truyền thống, ngay cả khi việc áp dụng rộng rãi công nghệ này vẫn còn nhiều năm nữa.

"Quá trình chuyển đổi CPO viết lại cách phân bổ giá trị của ngành," các nhà phân tích của Bernstein lưu ý trong sách trắng gần đây của họ. Báo cáo ước tính rằng mặc dù giá bán trung bình cho sự kết hợp giữa động cơ quang học CPO và laser cao hơn khoảng 10% so với mô-đun pluggable 1.6T tương đương, trung tâm lợi nhuận sẽ chuyển dịch một cách quyết liệt từ các nhà lắp ráp mô-đun sang các công ty kiểm soát thiết kế chip, đóng gói tiên tiến và chế tạo wafer.

Sự mở rộng của cơ sở hạ tầng AI đang diễn ra theo hai hướng riêng biệt: scale-up (mở rộng quy mô theo chiều dọc), bổ sung tài nguyên tính toán trong một tủ rack máy chủ duy nhất, và scale-out (mở rộng quy mô theo chiều ngang), kết nối một số lượng lớn các tủ rack thành các cụm khổng lồ. Các kết nối bằng đồng, với chi phí thấp và sự trưởng thành, sẽ tiếp tục thống trị các hệ thống scale-up phạm vi ngắn trong ít nhất ba năm tới, như đã thấy trong kiến trúc GB200 NVL72 của Nvidia. Tuy nhiên, để kết nối các tủ rack trên khoảng cách xa hơn trong các thiết kế scale-out, kết nối quang học là điều thiết yếu. Dữ liệu từ LightCounting cho thấy thị trường bộ thu phát quang học ethernet được dự báo sẽ tăng trưởng với tốc độ hàng năm là 59% từ năm 2024 đến năm 2026, trước khi ổn định ở mức 15% cho đến năm 2030.

Sự phân nhánh này có nghĩa là tương lai không phải là sự thay thế đơn giản đồng bằng sợi quang, mà là sự cùng tồn tại. Phần thưởng thực sự nằm ở cách các hệ thống này được xây dựng. CPO, tích hợp các động cơ quang học trực tiếp lên cùng một đế với chip chuyển mạch hoặc bộ xử lý, hứa hẹn giảm 40% chi phí trên mỗi bit, theo Broadcom. Tuy nhiên, việc tích hợp này đi kèm với những thách thức đáng kể về sản xuất, thử nghiệm và bảo trì sẽ trì hoãn việc triển khai đại trà.

Việc áp dụng CPO đối mặt với mốc thời gian 2028 do các rào cản về độ tin cậy

Bất chấp những lợi ích về hiệu suất, CPO dự kiến sẽ không được triển khai quy mô lớn cho đến sau năm 2028, theo cả Bernstein và LightCounting. Những rào cản chính là sự phức tạp trong sản xuất và các lo ngại về bảo trì. Vì các thành phần quang học được đóng gói bên trong bộ chuyển mạch, một lỗi hỏng hóc có thể yêu cầu thay thế toàn bộ thiết bị, một quy trình tốn kém và mất thời gian so với việc đổi một mô-đun pluggable chỉ trong vài phút.

Nvidia có kế hoạch triển khai bộ chuyển mạch CPO quy mô nhỏ vào nửa cuối năm 2026 với những bên tiên phong như các nhà cung cấp đám mây AI CoreWeave và Lambda để thử nghiệm công nghệ trong điều kiện thực tế. Trước khi CPO trở nên phổ biến, ngành công nghiệp dự kiến sẽ dựa vào Quang học cắm tuyến tính (LPO) như một giải pháp chuyển tiếp. Các mô-đun LPO, loại bỏ chip DSP tiêu tốn nhiều năng lượng, có thể cắt giảm tiêu thụ điện năng xuống hai phần ba trong khi vẫn giữ được khả năng bảo trì của thiết kế pluggable. Bernstein dự báo rằng các lô hàng LPO có thể sẽ vượt qua các lô hàng CPO trước năm 2030.

Các hạn chế trong chuỗi cung ứng tạo ra ma sát vốn hàng tỷ đô la

Quá trình chuyển đổi đang diễn ra trong bối cảnh áp lực chuỗi cung ứng căng thẳng. Chi tiêu cho AI toàn cầu dự kiến sẽ đạt 2,5 nghìn tỷ đô la vào năm 2026, nhưng sự tăng trưởng này bị hạn chế bởi các ràng buộc thực tế. Riêng Bắc Mỹ có thể cần 92 gigawatt công suất điện mới cho các trung tâm dữ liệu, trong khi ngành công nghiệp này có thể tiêu thụ tới 70% sản lượng chip nhớ toàn cầu. Một nhà cung cấp linh kiện quang học đã lưu ý trong một báo cáo gần đây rằng tăng trưởng doanh thu truyền thông dữ liệu của họ bị hạn chế do tình trạng thiếu hụt laser, bộ nhớ và ASIC.

Những nút thắt cổ chai này tạo ra một hành động cân bằng đầy rủi ro mà, như một giám đốc điều hành trong ngành đã lưu ý, chỉ cần sự lệch pha 5% giữa cung và cầu có thể dẫn đến hàng tỷ đô la vốn bị mắc kẹt hoặc doanh thu bị bỏ lỡ. Môi trường này tạo ra giá trị gia tăng lớn cho năng lực đóng gói tiên tiến và xưởng đúc của các công ty như TSMC và các công ty lắp ráp và thử nghiệm bán dẫn thuê ngoài (OSAT), những bên đang trở thành đối tượng hưởng lợi chính từ sự chuyển dịch CPO cùng với các nhà thiết kế chip Nvidia và Broadcom. Đối với các nhà đầu tư, thông tin quan trọng là giá trị của sự bùng nổ AI đang tập trung vào tay một số ít công ty có thể làm chủ sự phức tạp của việc tích hợp ở cấp độ silicon.

Bài viết này chỉ mang tính chất thông tin và không cấu thành lời khuyên đầu tư.