日本正在争夺“光芯片时代”

摘要：

AI算力的下一场产能竞赛，正在从GPU延伸到硅光芯片。晶圆代工厂Tower Semiconductor正在日本大举扩产硅光产能。Tower CEO Russell Ellwanger近日表示，AI数据中心正在推动硅光芯片需求快速增长，公司需要尽快扩大产能，日本将成为Tower全球最重要的光通信半导体生产基地之一。

按照Tower此前公布的计划，公司将在日本投入超过6000亿日元，约合40亿美元，重点扩充300毫米硅光、硅锗以及先进光学封装能力。其中，日本政府计划提供最高约1600亿日元、约10亿美元支持。

对于Tower而言，这不仅是一轮普通的晶圆厂扩产，更是一场面向AI数据中心、800G/1.6T光模块、NPO和CPO时代的长期押注。

一、AI把硅光推向扩产周期

为什么Tower现在必须扩产？

核心原因只有一个：AI服务器之间需要传输的数据越来越多。

当AI集群从数千颗GPU扩大到数万甚至十万颗GPU之后，真正制约算力规模的不再只是GPU本身，还包括GPU之间如何高速交换数据。传统铜互连在距离、带宽、信号完整性和功耗方面面临越来越大的压力，光互连因此开始不断向服务器和芯片靠近。

硅光技术的价值，就是利用成熟硅工艺制造调制器、光电探测器、波导等光子器件，并与电子芯片协同工作，让高速数据更多通过光信号完成传输。

这也是为什么800G之后，1.6T光模块、硅光、NPO和CPO正在成为AI数据中心产业链的核心关键词。

Tower CEO Ellwanger表示，目前硅光芯片市场需求非常高，公司必须尽快增加产能。

△Tower Semiconductor首席执行官Russell Ellwanger

Tower披露的信息显示，其硅光业务已经进入高速增长阶段。公司不仅在锁定未来订单，也开始提前布局2027年乃至2028年的产能。

换句话说，Tower现在争夺的已经不是今天的光模块订单，而是未来数年AI光互连基础设施的制造入口。

二、Tower为什么押注硅光？

Tower与台积电、三星、英特尔不同，它并不以最先进的CPU、GPU逻辑制程为主要战场，而是长期聚焦特色工艺晶圆代工。

Tower的技术版图覆盖硅光、硅锗SiGe、射频RF、电源管理、图像传感器等领域。在AI时代，这种看起来并不追逐“2nm、1.4nm”的路线，反而获得了新的增长机会。

因为AI服务器除了GPU，还需要大量高速网络芯片、光模块、光电芯片和高速模拟器件。

尤其在硅光领域，Tower已经形成较深的工艺积累。

Tower的PH18DA等平台面向高速光通信应用，可集成激光器、光放大器、调制器和光电探测器等器件，为800G、1.6T以及下一代高速光互连提供制造基础。

这让Tower成为AI光通信产业链中一个非常特殊的角色：它不生产GPU，却可能制造连接大量GPU所需要的关键硅光芯片。

三、40亿美元押注日本

Tower此次日本扩产计划的规模超过6000亿日元，约合40亿美元，主要围绕两条路线推进。

第一条路线，是利用Tower在日本现有晶圆厂迅速扩大硅光产能。

Tower计划改造位于新潟县妙高市的新井工厂，将相关制造资源用于300毫米硅光和先进光学相关生产；与此同时，公司还将进一步提高富山县鱼津Fab 7的300毫米晶圆制造能力。

Fab 7目前已经具备硅锗和硅光相关制造基础，因此相比从零建设一座全新的晶圆厂，Tower能够更快完成设备导入、工艺验证和量产爬坡。

Tower预计，这部分新增能力将在2027年第四季度达到量产准备状态。

第二条路线则更加激进。

Tower计划在Fab 7附近继续建设新的300毫米制造设施，进一步扩大硅光和硅锗产能，新产能预计从2029年前后开始对公司收入产生实质贡献。

按照Tower的规划，相关项目完成后，其日本300毫米晶圆等效产能有望达到每月约4.5万片。

这意味着，日本将成为Tower下一轮硅光扩张最重要的制造基地之一。（如图-2028年）

四、日本为什么给Tower 10亿美元？

Tower大规模投资日本的背后，还有日本政府推动半导体供应链重建的战略。

日本经济产业省计划为Tower项目提供最高约1600亿日元支持，约合10亿美元，重点支持硅光、硅锗等下一代通信半导体制造能力。

日本政府近年来已经先后支持台积电熊本工厂、Rapidus先进逻辑项目以及多项半导体材料、设备和封装项目，而Tower所代表的硅光制造能力，则补上了AI高速光互连这一环。

根据相关安排，Tower需要承担长期生产和供应责任，在出现半导体供应紧张等情况下，日本市场也将获得相应供应保障。

因此，这笔补贴并不仅仅是“请Tower来日本建厂”。

日本真正希望获得的，是一个能够服务未来AI数据中心、光通信以及光电融合产业的关键制造节点。

五、Tower日本布局还有一个优势：松下留下的人

Tower选择日本，还有一个经常被忽略的原因——人才。

Tower早在2014年就通过与松下成立TPSCo进入日本，并接手松下位于北陆地区的半导体制造资源。

虽然松下后来逐步退出部分半导体制造业务，但大量拥有晶圆制造经验的工程师、工艺人员和产业基础被保留下来。

对于半导体制造而言，这一点非常重要。

晶圆厂并不是买来设备就能生产。工艺整合、设备维护、良率提升、缺陷控制以及量产经验，需要长期积累。

因此Tower在日本扩产，相比完全从零建设新的制造基地，可以直接利用既有厂房、基础设施、工程团队和供应链体系。

这也是Tower选择继续重仓日本的重要原因。

六、真正的下一战：CPO

不过，Tower面临的竞争也正在升级。

过去硅光芯片更多应用在可插拔光模块中，但随着AI交换芯片带宽不断提高，光学器件正在越来越靠近交换ASIC和计算芯片。

于是产业开始从传统可插拔光模块走向NPO，再进一步走向CPO。

CPO，即Co-Packaged Optics，共封装光学。

它的核心思想，是把光引擎进一步靠近交换芯片，通过缩短高速电信号传输距离降低功耗和信号损耗。

这意味着未来硅光竞争将不只是“谁能够生产硅光芯片”，还包括谁能够把硅光、先进封装、交换ASIC、Chiplet和高速互连整合到一个系统中。

台积电、Tower、GlobalFoundries等晶圆代工企业都在围绕这一方向布局。

对于Tower来说，日本扩产的重要任务之一，就是为下一阶段CPO竞争提前准备制造能力。

七、Tower与日本NTT可能形成协同

日本还有一张重要的硅光牌——NTT。

NTT 集团 ≈ 中国电信 + 中国移动 + 中国信科 + 大型 IT 服务商（类似神州数码 / 华为政企）的混合体。

如果只看固网 + 光纤底座，最接近

中国电信

中国移动

NTT长期推动IOWN（Innovative Optical and Wireless Network）计划，希望利用光电融合技术降低数据中心和通信网络的能耗。

其中一个重要方向，就是让“光”不断向计算系统内部移动。

从数据中心之间的光连接，到服务器之间，再到板级甚至芯片附近的光互连，光电融合正在成为日本下一代通信产业的重要技术路线。

NTT Innovative Devices、新光电气、博通以及Accton等企业已经围绕光引擎、基板、交换ASIC和系统集成展开合作。

Tower恰好能够提供其中关键的一环：硅光和硅锗晶圆制造。

如果未来双方进一步深化合作，日本可能逐步形成：

硅光晶圆制造 → 光引擎 → 先进基板 → CPO/NPO → 交换机 → AI数据中心

这样一条更加完整的产业链。

Ellwanger在谈到与NTT潜在合作时表示存在可能性，但目前尚未公布具体合作细节。

八、日本正在争夺“光芯片时代”

日本在先进逻辑制造领域曾经大幅落后台积电和三星，但AI时代给了日本一个重新布局半导体产业的窗口。

这个窗口不一定只是2nm。

硅光、硅锗、先进封装、光电融合、CPO、高速光模块，同样可能成为未来十年半导体产业的重要增长方向。

Tower投资40亿美元扩产日本，因此值得放到更大的产业背景下理解。

一边是Tower需要大量硅光产能满足AI数据中心需求；另一边是日本希望重新建立关键半导体制造能力。Tower需要日本的工程师、制造基础和政策支持，日本则需要Tower的硅光工艺和全球客户。

双方的利益在AI光互连这个时间点发生了交汇。

当GPU越来越快、AI集群越来越大，数据如何在几十万颗芯片之间移动，将成为新的瓶颈。

过去二十年，半导体产业最重要的问题之一是：谁能制造最先进的晶体管？

未来十年，另一个问题可能越来越重要：

谁能够把数十万颗AI芯片，用更快、更低功耗的光连接起来？

Tower正在用40亿美元押注这个答案。