ต่อจากนี้ ทองแดงบนชิป กำลังจะมีบทบาทน้อยลง เพราะจะถูกแทนที่ด้วย CPO /โดย ลงทุนแมน

หลายคนรู้ดีว่า “ทองแดง” คือวัสดุที่นำไฟฟ้าได้ดี และมีประสิทธิภาพสูงสุด

แต่ในตอนนี้ภาพนั้นกำลังจะเปลี่ยนไป เพราะในโลกเทคโนโลยีต่อจากนี้ ทองแดง ที่ใช้สำหรับนำไฟฟ้าโดยเฉพาะการประมวลผล Data Center และ AI กำลังจะมีบทบาทน้อยลงไป

เพราะในอนาคตข้างหน้า “แสง” กำลังจะมีบทบาทสำคัญมากขึ้น สำหรับการประมวลผล AI

แล้วทำไม “แสง” ถึงเข้ามา Disrupt ทองแดงมากขึ้นเรื่อย ๆ และเป็นกุญแจสำคัญของ Data Center ในยุคถัดไป

ลงทุนแมนจะเล่าให้ฟัง

กุญแจสำคัญของการผลิตชิปด้วยสัญญาณแสง ก็คือเทคโนโลยี CPO

ก่อนจะไปอธิบายเรื่อง CPO ให้เข้าใจง่าย ๆ ก็จะขออธิบายเรื่องการประมวลผลของ Data Center ด้วยการส่งสัญญาณทางไฟฟ้าแบบดั้งเดิมกันก่อน

ต้องบอกว่า ทุกนาทีที่เรา Prompt AI ข้อมูลจะถูกแปลงจากสัญญาณไฟฟ้า ให้กลายเป็นสัญญาณแสง โดยจะวิ่งผ่านสายใยแก้วนำแสงใต้ทะเลไทยไปยัง Data Center อื่น ที่อาจจะอยู่ในอีกซีกโลกหนึ่ง

โดยภายใน Data Center ก็จะมีชิป GPU หรือชิป ASIC ที่จะทำหน้าที่ประมวลผลข้อมูลออกมา ผ่านรูปแบบของสัญญาณไฟฟ้า วิ่งผ่านลายทองแดงบนแผงวงจร PCB

เมื่อข้อมูลเดินทางไปด้านนอกเซิร์ฟเวอร์ จะมีตัวโมดูลที่แปลงสัญญาณไฟฟ้าให้กลายเป็นลำแสง วิ่งผ่านสายใยแก้วนำแสงกลับมาที่จอคอมพิวเตอร์ของเรา

ซึ่งกระบวนการที่เล่ามาทั้งหมดนี้ ใช้เวลาเพียงแค่ 1-2 วินาทีเท่านั้น ซึ่งสิ่งนี้ เราสามารถเห็นได้จากการลองถาม Gemini หรือ ChatGPT ของตัวเองและลองจับเวลาดู

ซึ่งดูเหมือนว่าเวลา 1-2 วินาที ที่หน้าจอคอมพิวเตอร์ ก็ดูไม่น่าเป็นปัญหาและรวดเร็วเพียงพอ
แต่จริง ๆ แล้ว หลังจากที่เรา Prompt หลังบ้านกำลังเกิดวิกฤติคอขวด

โดยเฉพาะในพื้นที่ Data Center ที่วงจร PCB เต็มไปด้วยทองแดง เวลาประมวลผล AI ผ่านชิป GPU หรือ ASIC นั้นจำเป็นต้องใช้ไฟฟ้าในการประมวลผล และใช้ทองแดงเป็นตัวกลางในการนำไฟฟ้าเพียงอย่างเดียว

ซึ่งปัญหาคอขวดก็อยู่ที่ทองแดงบนบอร์ด PCB นี้ ให้ลองจินตนาการว่าโลกของ Data Center นั้น มีถนนทองแดงรับส่งข้อมูลบนแผงวงจรไฟฟ้าเยอะมาก

แต่นั่นก็ยังไม่สามารถรองรับปริมาณข้อมูลที่คนทั่วโลก Prompt AI พร้อมกันหลาย ๆ ครั้งได้ แถมถ้าข้อมูลต่าง ๆ ถูกแปลงเป็นสัญญาณไฟฟ้าที่วิ่งเข้าออกจำนวนมาก ก็จะทำให้ทองแดงบนแผงวงจรนั้นร้อน และสูญเสียประสิทธิภาพทั้งในด้านพลังงาน และการประมวลผล

นั่นจึงเป็นเหตุผลที่ทำให้เทคโนโลยี CPO ถือกำเนิดขึ้นมาเพื่อทลายคอขวดนี้

โดยคีย์เวิร์ดของ CPO สั้น ๆ มาจากคำว่า Co-Packaged Optics อธิบายง่าย ๆ คือเป็นการนำ
- ชิปประมวลผลหลักอย่าง ASIC หรือ GPU
- และชิปแสง Optics มาวางบนแผ่นฐานรองชิปอีกทีหนึ่ง ซึ่งแผ่นฐานรองชิปนี้ เราจะเรียกว่า Substrate

ซึ่งรูปแบบการจัดวางชิปในลักษณะนี้ เราจะเรียกว่าเป็น Advanced Packaging หรือการจัดวางชิปในลักษณะที่คล้าย ๆ กับการสร้างคอนโดฯ ทับซ้อนกันหลาย ๆ ตึก

ซึ่งกระบวนการนี้ มีตัวตั้งตัวตีอย่าง TSMC บริษัทรับจ้างผลิตชิปรายใหญ่ของโลก ได้วิจัยและพัฒนามานานหลายปี

ซึ่งการมาของนวัตกรรม CPO ก็จะช่วยแก้ปัญหาของการส่งข้อมูลแบบดั้งเดิม นั่นก็คือ

- ทำให้ข้อมูลจาก ชิป GPU หรือชิป ASIC บน Data Center นั้น
สามารถส่งผ่านเข้าออกได้เร็วขึ้น เกิดคอขวดน้อยลง

- ลดการ Loss ของสัญญาณ เพราะตัดตัวกลางอย่างทองแดงออกไป
ทำให้ระยะทางการรับส่งข้อมูลสั้นลง สัญญาณไฟฟ้าก็จะนิ่งและเสถียรมากขึ้น

- ช่วยประหยัดพลังงาน เพราะลำแสง Optics จะใช้ไฟฟ้าน้อยกว่าการส่งสัญญาณ ผ่านทองแดงหลายเท่าตัว และช่วยลดความร้อนสะสมภายในตู้เซิร์ฟเวอร์ได้อย่างมีนัยสำคัญ

สำหรับบริษัทที่เป็นห่วงโซ่อุปทานของเทคโนโลยี CPO นี้ ก็มีอยู่หลายบริษัทด้วยกัน

ไม่ว่าจะเป็นผู้ออกแบบและผลิตชิปแสง และส่วนประกอบต่าง ๆ ที่เกี่ยวกับแสง ไปจนถึงบริษัทรับจ้างประกอบ

ลงทุนแมน ก็จะขอไล่ไปทีละบริษัทที่จะได้ประโยชน์ ให้ดูตามแต่ละกลุ่ม Products เริ่มตั้งแต่

- Switch ASIC และ CPO Switch

สำหรับหน้าที่ของอุปกรณ์ชุดนี้ ให้นึกภาพตามว่าใน Data Center 1 แห่ง จะมีชิปเป็นแสนตัวที่ต้องทำงานร่วมกัน ซึ่งข้อมูลต่าง ๆ ก็จะถูกยิงข้ามตู้ไปมาตลอดเวลา

โดย Switch ASIC จะทำหน้าที่เหมือน “สถานีสับราง” โดยมีหน้าที่ประมวลผลว่า ข้อมูลที่วิ่งเข้ามาจะต้องส่งต่อไปที่เซิร์ฟเวอร์ไหน ซึ่ง Switch ASIC มัดรวมประกบแนบเนื้อกับชิปแสง ไว้บนบอร์ดเดียวกันจนกลายเป็น CPO Switch

โดยอุปกรณ์จำพวกนี้ มีผู้เล่นหลักคือ Broadcom (ชิปตระกูล Tomahawk), Cisco และ NVIDIA

- ตัวต่อมาคือ Accelerator with CPO

เป็นชิปเร่งความเร็วในการประมวลผลข้อมูล โดยชิปตัวนี้ก็จะถูกนำมาฝังบนแผ่น Substrate ผืนเดียวกับชิปแสง Optics ขนาบข้างในระยะมิลลิเมตร

เพื่อเร่งให้ชิป GPU หรือ ASIC ทำหน้าที่ประมวลผลและส่งผ่านข้อมูลมหาศาล เข้าออกได้ทันทีด้วยความเร็วแสง

โดย Accelerator with CPO มีผู้เล่นหลักคือ Marvell

ซึ่ง Marvell ก็จะมีโมเดลธุรกิจที่เป็นท่าประจำคือ การฝังชิปของตัวเองไป Integrate เข้ากับชิปของลูกค้า Hyperscalers เช่น Amazon AWS และ Microsoft

- Optical Engine และ Silicon Photonics

อุปกรณ์ชุดนี้ จะทำหน้าที่แปลงสัญญาณไฟฟ้า ให้กลายเป็นสัญญาณแสง

โดยตัว Optical Engine ที่ทำหน้าที่ฝังอยู่ตรงกลาง คอยแปลงสัญญาณไฟฟ้า ที่พ่นออกมาจากชิปประมวลผลอย่าง GPU และ ASIC ให้กลายเป็นลำแสงที่ยิงเข้าท่อนำแสง

โดย Optical Engine และ Silicon Photonics มีผู้เล่นหลักคือ Marvell และ Cisco

- Optical Components

จะเป็นอุปกรณ์ ที่เป็นส่วนประกอบยิบย่อยต่าง ๆ เข้ามาเติมเต็มเพื่อให้เทคโนโลยีแสง และระบบ CPO สมบูรณ์แบบ โดยมีซัปพลายเออร์ผู้ผลิตหลัก ๆ อยู่ 2 เจ้าด้วยกัน นั่นคือ

Lumentum เป็นผู้เชี่ยวชาญในการผลิตชิปเลเซอร์กำลังสูงที่ Data Center ขาดไม่ได้ เพราะในการส่งผ่านข้อมูลด้วยแสงนั้น จำเป็นต้องยิงเลเซอร์เพื่อเป็นตัวกลางในการรับส่งข้อมูล แทนที่กระแสไฟฟ้า

Coherent อีกหนึ่งมหาอำนาจด้านแสง เปรียบเสมือนคนผลิตแผ่น Silicon Wafer แต่เป็นเวเฟอร์แสง

โดย Coherent เป็นผู้เชี่ยวชาญด้านวัสดุศาสตร์ ในการปลูกผลึกเลเซอร์ความเร็วสูง ซึ่งก็คือแผ่นเวเฟอร์อินเดียมฟอสไฟด์ หรือ InP โดย InP จะนำมาหั่นเป็นชิ้นส่วนจิ๋ว เพื่อให้เป็นต้นกำเนิดของแสงเลเซอร์

ซึ่งชิปแสง และ Optical Components มากกว่าครึ่ง จะถูกนำมาประกอบกันในที่เดียวคือที่ไต้หวัน โดยบริษัท TSMC

หลายคนคงรู้จักดีอยู่แล้ว ว่า TSMC จะเป็นผู้ผลิตชิปด้วยการพิมพ์ลายบนแผ่นเวเฟอร์ และตัดแผ่นเวเฟอร์ออกเป็นชิป CPU, GPU หรือชิป ASIC ส่งให้ลูกค้าอย่าง Apple, Qualcomm, NVIDIA และ Broadcom

แต่สำหรับอุตสาหกรรม Photonics แล้ว TSMC จะมีอีกบทบาทหนึ่งเพิ่มขึ้นมา คือเป็นตัวตั้งตัวตีในการทำ CPO หรือการนำชิปทั้งหมดมารวมร่างกัน ไม่ว่าจะเป็น

- ชิปที่ TSMC ได้รับจ้างพิมพ์ลายขึ้นมา อย่างชิป ASIC, ชิป GPU
- ชิปและ Optical Components อื่น ๆ ที่ถูกผลิตขึ้นมาในระดับอนุภาค

โดยชิปและส่วนประกอบระดับอนุภาคทั้งหมดนี้ ก็จะถูกนำมาวางบนแผ่นชิปขนาดใหญ่ ซึ่งเราเรียกว่าเป็นแผ่น Substrate

โดย TSMC ก็จะทำการ Advanced Packaging หรือก็คือ การประกอบชิปโดยการจัดวางซ้อนกันเป็นคอนโดฯ อย่างที่เห็นตามรูป

ซึ่งกระบวนการนี้เป็นกระบวนการที่จะต้องควบคุมอย่างเข้มงวด ในระดับนาโนเมตรเลยทีเดียว

เมื่อได้เป็นชิปเซต CPO แล้ว บอกเลยว่าสำหรับวงการ Photonics มันยังไม่จบแค่นั้น

เพราะชิป CPO ที่ได้มา ยังคงเป็นชิปเซตเปลือย ๆ ที่เพิ่งผ่านกระบวนการ Advanced Packaging ซึ่งมีขนาดเล็กมาก ๆ ที่เพิ่งผ่านการประกอบจาก TSMC

ซึ่งชิปเซตเปลือย ๆ เหล่านี้ก็จะถูกส่งต่อให้บริษัทประกอบเคสและโมดูลอย่าง Fabrinet

โดย Fabrinet จะทำหน้าที่นำชิ้นส่วนที่เกี่ยวข้องกับ Photonics ทั้งหมดมาประกอบกัน
- ไม่ว่าจะเป็นชิ้นส่วน Laser, Modulator หรือ Fiber Connector ที่ถูกผลิตมาจาก Lumentum หรือ Coherent
- และชิปเซตที่ส่งมาจาก TSMC

โดย Fabrinet จะนำชิ้นส่วนทั้งหมดมาประกอบกันเป็น Optical Module ซึ่ง Fabrinet ไม่ได้ใช้วิธีการประกอบเพียงแค่ การหยิบชิ้นส่วน ขันนอต หรือบัดกรีธรรมดา ๆ

แต่ Fabrinet จะต้องทำการประกอบโมดูลทั้งหมด ด้วยวิธีการที่เรียกว่า Active Alignment วิธีนี้คือการป้อนกระแสไฟฟ้าเข้าไปที่ตัวชิปเลเซอร์ แล้วค่อย ๆ ปรับจูนลำแสงให้ตรง เพื่อประกอบชิ้นส่วนเข้าหากัน
ซึ่งกระบวนการจูนลำแสงนี้ จะต้องคุมความแม่นยำให้ได้ในระดับต่ำกว่า 1 ไมครอน

ทั้งหมดนี้ ก็เป็นภาพรวมของบริษัทที่อยู่ในซัปพลายเชน หรือห่วงโซ่อุปทาน Photonics
ซึ่งก็มีทั้งบริษัทหน้าเก่า ที่เป็น Trillion Company อย่าง NVIDIA, Broadcom และ TSMC

ไปจนถึงบริษัทหน้าใหม่ ที่กำลังฉายแสงการเติบโตในเทรนด์ Photonics อย่าง Marvell, Lumentum, Coherent และ Fabrinet

ซึ่งถ้าหากพูดถึงบริษัทเหล่านี้ เมื่อ 1-2 ปีที่แล้ว แน่นอนว่าบริษัทเหล่านี้ อาจจะยังอยู่ไกลตัว หรือยังไม่มีใครรู้จัก

แต่ก็ไม่แน่ว่าในอีก 2-3 ปีข้างหน้า ชื่อของบริษัทเหล่านี้ อาจกลายเป็นอีกหนึ่งกระดูกสันหลังของวงการชิป ที่ทั่วโลกจะขาดไม่ได้นั่นเอง..