Silikon fotonik — Silikon çip üzerinde optik devreler

Silikon fotonik (silicon photonics, kısaca SiPh), ışığı yönlendiren, bölen, veriyle kodlayan ve algılayan optik devrelerin, elektronik çiplerin üretildiği hatlarla uyumlu silikon plakalar üzerinde üretilmesidir. En yaygın kullanımı, veri merkezlerinde sunucuları, ağ anahtarlarını ve yapay zekâ hızlandırıcılarını birbirine bağlayan optik alıcı-verici modüllerdir. Önemi, bağlantı hızı arttıkça bakır kablonun menzil ve güç sınırına takılmasından gelir. Silikon fotonik, optik bağlantıyı yarı iletken ölçeğinde üretmeyi vaat eder. Dragonomi'de terim çoğunlukla Coherent, Keysight, Broadcom, Nvidia, Marvell ve UMC telekonferans notlarında, 1,6T modül geçişi ve ortak paketli optik tartışmalarında geçer.

Nasıl çalışır

Veri merkezinde iki makine arasındaki bağlantı ya elektrikle ya ışıkla kurulur. Elektrik sinyali bakır yolda ilerler ve hız arttıkça kısa mesafede bozulur. Bozulmayı düzeltmek için harcanan güç de hızla birlikte büyür. Işık ise optik fiberde, yani cam lifte, çok az kayıpla uzun mesafe kat eder. Sorun, bilgisayarın içindeki her şeyin elektrikle çalışmasıdır. Bu yüzden her optik bağlantının iki ucunda elektrik sinyalini ışığa, ışığı yeniden elektriğe çeviren bir optik alıcı-verici (transceiver) bulunur.

Bir alıcı-vericinin optik yarısı birkaç temel parçadan oluşur. Lazer, sabit ve tek renkli bir ışık üretir. Modülatör, bu ışığı elektrik sinyaline göre açıp kısarak ya da fazını kaydırarak üzerine veri yazar. Dalga kılavuzu, ışığı çipin içinde bir noktadan ötekine taşıyan kanaldır. Fotodedektör, karşı uçta gelen ışığı yeniden elektrik akımına çevirir. Kuplör ise çipteki ışığı fibere aktaran ve fiberden geleni çipe alan arayüzdür. Elektronik yarıda üç parça daha çalışır. Sürücü devre modülatörü besler. TIA (transimpedans yükselteci) dedektörden gelen zayıf akımı kullanılabilir gerilime çevirir. DSP (sayısal sinyal işlemci) yol boyunca bozulan sinyali hesapla temizler.

Eski optik modüllerde bu parçaların çoğu ayrı ayrı üretilip hassas biçimde hizalanarak bir araya getirilirdi. Silikon fotonik, lazer dışındaki optik parçaların neredeyse tamamını tek bir silikon çipe yerleştirir. Bu çipe PIC (photonic integrated circuit, fotonik entegre devre) denir. Sürücü ve TIA gibi elektronik devreleri taşıyan eşine ise EIC (electronic integrated circuit, elektronik entegre devre) denir. PIC, EIC ve fiber bağlantısının birlikte paketlendiği hazır optik birime sektörde optik motor (optical engine) denir. Bir takılabilir modülün ya da bir CPO anahtarının içindeki ışık işini bu motorlar yapar.

Üretimin temel malzemesi SOI (silicon-on-insulator, yalıtkan üzerinde silikon) plakadır. Bu plakada ince bir silikon katman, alttaki silikon dioksit katmanının üzerinde durur. Silikon ışığı güçlü kırar, silikon dioksit çok daha zayıf kırar. Kırılma indisleri arasındaki bu fark ışığı ince silikon şeridin içinde hapseder. Aynı tür plakalar elektronik çip üretiminde de kullanıldığı için fotonik devreler mevcut fabrikaların litografi, aşındırma ve katkılama adımlarıyla üretilebilir. Silikon fotoniğin ekonomik vaadi buradan gelir. Optik devre, elle hizalanan parçalardan oluşan bir ürün olmaktan çıkar, aynı plakada yüzlercesi birlikte üretilen bir yarı iletkene dönüşür.

Fotonik çipler en ileri proses düğümlerinde üretilmez. Işığın dalga boyu, modern transistör boyutlarından çok büyüktür. Bu yüzden optik yapılar olgun düğümlerde yeterli hassasiyetle çizilebilir. TSMC'nin COUPE platformu bu ayrımın tipik örneğidir. TSMC'nin Eylül 2024 SEMICON Taiwan sunumuna göre platformda elektronik çip, SoIC-X istifleme teknolojisiyle fotonik çipin üzerine yerleştirilir. Böylece iki çip farklı süreçlerde üretilip tek bir yapıda birleşir.

Modül adlarındaki sayılar

Optik modüllerin adı, saniyede taşıdıkları toplam veriyi gösterir. 800G modül saniyede 800 gigabit, 1,6T modül saniyede 1,6 terabit taşır. Bu toplam, paralel çalışan birkaç hat (lane) ile sağlanır. Her hattın kendi modülatörü, kendi dedektörü ve elektrik tarafında kendi SerDes devresi vardır. SerDes (serializer/deserializer), paralel veriyi tek bir hızlı seri sinyale çeviren ve geri açan devredir. Hat başına hız arttıkça aynı toplam daha az hatla elde edilir. 2025-2026'daki geçiş, hat başına 100G'den 200G'ye çıkmaktır. 1,6T modül bu yüzden sekiz adet 200G hattan oluşur.

Hız yalnız sembol sıklığıyla artmaz, kodlamayla da artar. NRZ (non-return-to-zero) kodlamada ışık iki seviyeyle, yani açık ya da kapalı olarak bir bit taşır. PAM4 kodlamada ise dört ışık seviyesi kullanılır ve her sembol iki bit taşır. 200G hatlar PAM4 ile çalışır. NRZ ise daha düşük hızlı ama daha basit bağlantılarda, örneğin çok dalga boylu optik G/Ç ürünlerinde tercih edilir.

Bakırın sınırı da bu hızlarla ilgilidir. Hat başına hız ikiye katlandığında elektrik sinyali bakır yolda daha hızlı zayıflar. Aynı mesafeyi aşmak için daha güçlü sürücü, daha fazla sinyal düzeltme ve daha fazla güç gerekir. Bir noktadan sonra bakır yalnız raf içi gibi çok kısa mesafelerde ekonomik kalır. Raflar ve salonlar arası bağlantı optiğe geçer.

Lazer neden çipin dışında

Silikon fotonikte sık yapılan bir yanılgı, silikonun ışık da üretebileceğini sanmaktır. Üretemez. Silikon dolaylı bant aralıklı bir yarı iletkendir. Işık üretmek için indiyum fosfit (InP) gibi doğrudan bant aralıklı malzemeler gerekir.

Bu yüzden her silikon fotonik modül ayrı bir lazere ihtiyaç duyar. Bu lazer genellikle CW lazer (continuous wave, sürekli dalga) türündedir. CW lazer veriyi kendisi taşımaz, sabit ve güçlü bir ışık verir. Veri, silikon çipteki modülatörde ışığa yazılır. Klasik modüllerde ise ışık kaynağı ile modülatör tek bir InP parçasında birleşir. Bu parçaya EML (electro-absorption modulated laser, elektro-soğurmalı modülatörlü lazer) denir. Üçüncü bir seçenek olan VCSEL (vertical-cavity surface-emitting laser, dikey yüzey yayımlı lazer) ise kısa mesafeli ve çok modlu fiberle çalışan ucuz bağlantılarda kullanılır.

Aradaki fark değer zincirini anlamak için temeldir. Silikon fotonik modülatörü ve diğer optik yapıları InP'den silikona taşır, lazeri taşımaz. Lazer yine InP plakada, ayrı fabrikalarda ve çoğu zaman ayrı şirketlerce üretilir. Lazerin çipe bağlanmasının iki yolu vardır. InP lazer silikon çipin üzerine yapıştırılabilir (heterojen entegrasyon) ya da modülün içinde ayrı bir parça olarak durup ışığını çipe verebilir. Intel ilk yolu seçti. Şirketin ürün sayfasına göre Intel'in silikon fotonik platformu 8 milyondan fazla PIC sevk etti ve bu çiplere toplam 32 milyondan fazla çip üstü lazer gömüldü. Bu, çip başına ortalama 32 ÷ 8 = 4 lazer eder. Sevkiyatların tamamı takılabilir veri merkezi alıcı-vericileriydi.

Ortak paketli optikte lazer çoğu zaman anahtar paketinin tamamen dışına, ön panele takılan ayrı bir modüle taşınır. Buna harici ışık kaynağı (ELS, external laser source) denir. Standart takılabilir biçimi ELSFP olarak anılır.

Modülatör ve dalga kılavuzu

Bir PIC'in performansını büyük ölçüde iki yapı belirler. Dalga kılavuzu ışığın yoludur, modülatör ise verinin ışığa yazıldığı yerdir.

Dalga kılavuzu

Silikon dalga kılavuzu, çevresindeki silikon dioksitten daha yüksek kırılma indisine sahip ince bir silikon şerittir. Işık bu şeridin içinde iç yansımayla ilerler. Kayıp kaynakları da bellidir.

Kayıp desibel (dB) ile ölçülür. 3 dB'lik kayıp, ışığın yaklaşık yarısının kaybolması demektir. ABD'deki AIM Photonics'in 2023'te 300 mm çok projeli plaka (MPW) hizmeti için açıkladığı değerlere göre 220 nm kalınlığındaki silikon şerit kılavuzlarda kayıp santimetre başına 0,25 dB'nin altına, silikon nitrür (SiN) kılavuzlarda 0,10 dB/cm'ye indi. Bir çipteki kılavuzlar genellikle birkaç milimetre ile birkaç santimetre arasındadır. Bu yüzden kılavuz kaybı, ışık bütçesinin küçük bir kalemidir.

Kaybın büyük kısmı çipin kenarında, ışığın fibere geçtiği yerde oluşur. AIM Photonics'in aynı açıklamasına göre 300 mm platformlarda kenar kuplör, yani ışığı çipin kesilmiş kenarından yatay olarak fibere veren yapı, yüzey başına yaklaşık 1 dB kayıp verir. Çipteki milimetrik yapıyı fiberin çekirdeğiyle mikron altı hassasiyetle hizalamak gerekir. Bu hizalama hassasiyeti, fiber bağlamayı silikon fotonik montajının zor adımlarından biri yapar. Kuplörde kaybedilen her desibel, lazerin daha güçlü olmasını ve dolayısıyla daha fazla güç harcanmasını gerektirir.

Modülatör

Modülatörün işi, saniyede milyarlarca kez ışığın yoğunluğunu ya da fazını değiştirmektir. Silikonda bunun için kullanılan fiziksel etki plazma dağılımı (plasma dispersion) olarak bilinir. Silikondaki elektron ve boşluk gibi yük taşıyıcılarının yoğunluğu değiştirildiğinde malzemenin kırılma indisi biraz değişir. Bu küçük değişim, ışığın o bölgeden geçerken uğradığı faz kaymasını değiştirir. Silikon modülatörlerin çoğu taşıyıcıları bölgeden çekerek, yani taşıyıcı boşaltma (carrier depletion) yoluyla çalışır.

İki temel tasarım vardır. Mach-Zehnder modülatörü (MZM), ışığı iki kola ayırır, kollardan birinde fazı kaydırır, sonra kolları yeniden birleştirir. Mikro-halka modülatör (MRM) ise dalga kılavuzunun yanına yerleştirilmiş küçük bir halka kullanır. Halka belirli bir dalga boyunda rezonansa girer ve o dalga boyundaki ışığı çeker. Halkanın kırılma indisi elektrikle kaydırıldığında rezonans kayar, ana kılavuzdaki ışık açılıp kapanır.

Plazma dağılımı zayıf bir etkidir. Bu yüzden MZM'de yeterli faz kaymasını elde etmek için ışığın faz kaydırıcı içinde uzun yol alması gerekir. ECIO 2023 bildirisi ve MIT araştırma grubu çalışmalarında aktarıldığı üzere silikon MZM'lerin faz kaydırıcıları yaklaşık 1 mm uzunluğundadır. Halka modülatör rezonans sayesinde küçük bir indis değişiminden büyük bir ışık değişimi elde eder. Çok daha küçüktür ve daha az güç harcar. Bedeli, 100 pikometreden dar bir dalga boyu penceresinde çalışmasıdır. Rezonans sıcaklıkla kaydığı için her halkanın yanına bir ısıtıcı ve bu ısıtıcıyı sürekli ayarlayan bir geri besleme döngüsü konur. Bu ödünleşim, Nvidia ile diğer CPO tasarımcıları arasındaki mimari ayrışmanın temelidir.

Takılabilir modül, LPO ve CPO

Silikon fotonik bir teknolojidir, CPO ise bir paketleme mimarisidir. İki kavram sıklıkla karıştırılır. Mart 2026 itibarıyla silikon fotonik çip sevkiyatının büyük bölümü takılabilir modüllerin içindedir.

Takılabilir modül (pluggable), anahtarın ön paneline takılan bağımsız bir üründür. Kutunun boyutu ve bağlantısı OSFP gibi endüstri standartlarıyla tanımlanır. İçinde PIC, lazer, DSP ve kontrol elektroniği bulunur. Arızalanınca çekilip yenisi takılır. Anahtar çipinden modüle kadar elektrik sinyali devre kartı üzerinde birkaç santimetre yol alır. DSP, modülün güç tüketiminin büyük kalemidir.

LPO (linear pluggable optics, doğrusal takılabilir optik) aynı kutuyu korur ama DSP'yi çıkarır. Sinyal düzeltmeyi anahtar çipinin kendi SerDes devreleri üstlenir. Modül daha az güç harcar, buna karşılık anahtar ile modül arasındaki elektrik yolunun çok temiz olması gerekir.

Ortak paketli optik (CPO, co-packaged optics) bir adım daha ileri gider. Optik motor, anahtar çipiyle aynı paketin içine yerleştirilir. Elektrik sinyali uzun bir bakır yol kat etmeden ışığa çevrilir. DSP ihtiyacı ortadan kalkar, güç tüketimi düşer. Bedeli, optiğin artık tek tek değiştirilememesidir. Bir optik motor arızalandığında birden fazla port birlikte etkilenir.

Nvidia, 18 Mart 2025'teki GTC konferansında iki CPO anahtar ailesi duyurdu. Quantum-X Photonics InfiniBand ağları için, Spectrum-X Photonics Ethernet ağları için tasarlandı. Nvidia Quantum-X için 2025'in ilerleyen dönemini, Spectrum-X için 2026'yı hedefledi. Broadcom ise 8 Ekim 2025'te Tomahawk 6 Davisson'ı duyurdu. Şirketin açıklamasına göre Davisson, 102,4 Tb/s kapasiteli ilk CPO Ethernet anahtarıdır. On altı adet 6,4T silikon fotonik motor taşır (16 × 6,4 = 102,4) ve kanal başına 200G ile çalışır.

Nvidia'nın Ağustos 2025 telekonferansında sıraladığı Rubin platformu bir silikon fotonik işlemcisini de kapsıyordu. Silikon fotonik artık sistemin bir parçasıdır. Şirket bu çiplerin tamamının TSMC'de tape-out aşamasını, yani üretime gönderilecek son tasarımın teslimini tamamladığını ve seri üretimin 2026'da başlayacağını söyledi (NVIDIA ikinci çeyrek telekonferansı).

Rakamlarla pazar

Silikon fotonik pazarına ilişkin rakamlar, neyin sayıldığına göre birkaç kat değişir.

Yole Group'un Aralık 2024 değerlendirmesinde optik çip pazarı 2024'te yaklaşık 1,7 milyar dolardı. Kurum pazarın 2030'da 5 milyar doları aşmasını ve silikon fotoniğin payının 2025'teki %30'dan 2030'da %60'a çıkmasını bekliyor. Bu iki tahmin birlikte okunduğunda 2030'da silikon fotonik çip değerinin 3 milyar doları aşması gerekir (5 × 0,60 = 3). Yole bu payı artıran ana etkenler olarak LPO ve CPO'yu gösteriyor.

Yole'nin ayrı bir 2024 raporu ise yalnız silikon PIC kalıbını, yani plakadan kesilmiş çıplak fotonik çipi sayar ve 2029 için en az 863 milyon dolar verir. İki Yole rakamı arasındaki fark kapsamdan kaynaklanır. Bu ayrım, şirket gelirleriyle kıyas yaparken önem kazanır. Tower'ın 2025 dördüncü çeyrek yıllık gelir hızı (yaklaşık 380 milyon dolar) ile GlobalFoundries'in 2025 silikon fotonik geliri (200 milyon doların üzeri) toplandığında 580 milyon doları aşan bir rakam çıkar. Bu, Yole'nin 2029 kalıp pazarı tahmininin yaklaşık üçte ikisidir (580 ÷ 863 ≈ 0,67). Toplam kabadır. Tower için çeyreklik hız, GlobalFoundries için gerçekleşen yıllık gelir kullanılır, dökümhanenin plaka geliri de Yole'nin kalıp değeriyle birebir aynı kapsamda değildir. Yine de büyüklük sırası, 2023-2024 tarihli tahminlerin hızla eskidiğini gösterir.

Halka, MZM ve TFLN arasındaki mimari bahis

Modülatör seçimi, CPO çağında şirketlerin mimari bahsine dönüştü. Nvidia'nın 18 Mart 2025 açıklaması ve Optica'nın OPN yayınındaki aktarıma göre Nvidia'nın CPO motoru mikro-halka modülatörler ve TSMC'nin SoIC 3B istifleme teknolojisi üzerine kurulu. SoIC, iki çipi bakır tümsekler olmadan doğrudan birbirine bağlayan (hibrit bağlama) bir TSMC paketleme ailesidir.

Halkanın çekiciliği yoğunluktur. SemiAnalysis'in 2025 CPO değerlendirmesine göre halka modülatörler MZM'den yaklaşık on kat küçüktür ve daha az güç harcar. Halkanın bedeli ise termal kilittir. Pencere dar olduğu için, aynı paketin içinde yüzlerce watt harcayan bir anahtar çipinin ısısı rezonansı sürekli kaydırır. Nvidia'nın Quantum-X Photonics anahtarı tamamen sıvı soğutmalıdır. Bunun tek nedeni halkalar olmasa da, halka modülatörlerin termal hassasiyeti bu tercihi zorunluluğa yaklaştırır.

Broadcom tarafında tablo net değildir. SemiAnalysis, Broadcom'un Bailly motorunu Mach-Zehnder tabanlı olarak aktarırken Optica Executive Forum özetlerinden biri mikro-halka der. Kaynaklar çeliştiği için Broadcom'un modülatör türü, Mart 2026 itibarıyla kamuya açık birincil bir belgeyle doğrulanmış değildir.

Silikonun kendisinin sınırı da tartışmalıdır. Hat başına 400G'ye yaklaşıldıkça silikonun plazma dağılımı etkisi bant genişliği sınırına dayanıyor. Alternatifler ince film lityum niyobat (TFLN) ile silikon üzerine InP'dir. Lityum niyobat, Pockels etkisiyle, yani elektrik alanın kırılma indisini doğrudan değiştirmesiyle çalışır ve bu etki plazma dağılımından çok daha hızlıdır. Nokia Bell Labs, bir TFLN modülatörde ekstrapolasyonla 170 GHz'lik 3 dB bant genişliği ve 3,3 V·cm VπL değeri raporladı. 3 dB bant genişliği, modülatörün çıkış sinyal gücünün yarıya düştüğü frekanstır. VπL ise ışığın fazını tam yarım tur çevirmek için gereken gerilim ile modülatör uzunluğunun çarpımıdır. Aynı araştırma hattındaki başka bir tasarım 84 GHz bant genişliğinde 2,2 V·cm'ye indi. Bu iki sayı bir ödünleşimi gösterir. Bant genişliği arttıkça verimlilik düşer. Tower Semiconductor'ın Mart 2025 tarihli 6-K belgesinde hat başına 400G'yi (3,2T modüller) yol haritasına koyması, silikon platformlarının bu sınırı yeni malzemelerle aşmayı planladığını gösteriyor.

CPO'nun güç hesabı ve kıyas tabanı

Nvidia'nın 18 Mart 2025 açıklamasındaki başlık rakamları 3,5 kat güç verimliliği, 4 kat daha az lazer, 63 kat sinyal bütünlüğü, 10 kat ağ dayanıklılığı ve 1,3 kat hızlı kurulumdur. Arkasındaki karşılaştırma, 1,6T portta takılabilir modülün yaklaşık 30 W, CPO'nun yaklaşık 9 W harcamasıdır. 30 ÷ 9 ≈ 3,3 kat eder, güç tüketimindeki düşüş 1 − 9 ÷ 30 = %70'tir. 30 W'lık taban DSP'li bir takılabilir modülü varsayar. Kıyas LPO ile yapıldığında fark daralır.

Dayanıklılık iddiasının asıl kaldıracı lazer sayısıdır. Lazer, optik bağlantılarda başlıca arıza şüphelisi olarak görüldüğü için lazer sayısını dörtte bire indirmek, arıza adayı sayısını da dörtte bire indirir.

Broadcom'un üç CPO nesli, güç kazancının zaman içinde nasıl biriktiğini gösterir. The Next Platform'un Ekim 2025'te aktardığı rakamlar aşağıdadır. Tablodaki değerler 800G port başınadır. Nvidia'nın 30 W'lık rakamı ise iki kat hızlı 1,6T port içindir, bu yüzden iki kaynak birbiriyle uyumludur (2 × 16 = 32).

Port başına güç, ilk nesilden üçüncü nesle beşe yakın yılda 6,4 W'tan 3,5 W'a, yani (6,4 − 3,5) ÷ 6,4 ≈ %45 düştü. Takılabilir modüle göre kazancın büyük kısmı ise ilk nesilde geldi. 16 W'lık takılabilir modülden 3,5 W'lık Davisson'a toplam düşüş 12,5 W'tır. Bunun 9,6 W'ı, yani yaklaşık %77'si, 2021'deki Humboldt'ta zaten elde edilmişti. CPO'nun güç avantajı 2021'den beri bilinir. Son nesillerde öne çıkan, kapasitenin dört katına çıkması ve güvenilirlik verisinin birikmesidir.

Aynı yayın, Broadcom kaynaklı bir slayta dayanarak 100.000 hızlandırıcılı (XPU) bir kümenin beş yıllık işletme giderini aktarır. Megavat-yıl başına 1,5 milyon dolar varsayımıyla gider takılabilir modüllerde yaklaşık 1,44 milyar dolar, LPO'da 480 milyon dolar, CPO'da 315 milyon dolardır. Slayttaki güç değerleri (takılabilirde ~10 W, LPO'da ~5,5 W, CPO'da ~3,5 W) yayında "100G hat başına" etiketiyle geçer. CPO ve LPO değerleri yukarıdaki 800G port tablosuyla örtüştüğü için etiketin birimi belirsizdir. Birimden bağımsız olarak oranlar da örtüşmez. Güçte CPO takılabilirin %35'i iken işletme giderinde %22'sidir (315 ÷ 1.440). Bu fark, slaytta güç dışında ek varsayımlar bulunduğunu gösterir.

Birim sayısı tarafındaki etki ise daha somuttur. The Register'ın Kasım 2025 hesabına göre 128.000 GPU'lu bir küme takılabilir modüllerle yaklaşık 500.000 alıcı-verici gerektirirken CPO anahtarlarıyla bu sayı yaklaşık 128.000'e iniyor. Aynı kaynak modül başına 9-15 W verir, hız sınıfını ayrıca belirtmez. Bu aralıkla yalnız modüllerin gücü 500.000 × 9 W = 4,5 MW ile 500.000 × 15 W = 7,5 MW arasındadır. Alıcı-verici üreticilerinin CPO'ya temkinli bakmasının nedeni bu sayıdadır. Satılan kutu sayısı yaklaşık dörtte bire inebilir.

Arıza yarıçapı ve servis edilebilirlik

CPO'ya yöneltilen en eski itiraz servis edilebilirliktir. Takılabilir modül arızalandığında yalnız tek bir port düşer ve teknisyen modülü dakikalar içinde değiştirir. The Register'ın Kasım 2025 analizine göre CPO'da arızalanan bir fotonik çiplet, tasarıma göre 8, 16 ya da 32'den fazla portu birlikte düşürür. Mühendisler buna arıza yarıçapı (blast radius) der.

Broadcom ve Nvidia bu itiraza aynı mimari cevabı verdi. Lazerleri paketin dışına, sahada değiştirilebilir ELSFP modüllerine taşıdılar. Bu tercihin iki nedeni vardır. Birincisi, lazer en çok şüphelenilen arıza kaynağıdır. İkincisi, dışarıdaki lazer yaşlandıkça çıkış gücü artırılarak bozulma telafi edilebilir. Broadcom'un açıklamasına ve The Next Platform'a göre Davisson'da ELSFP lazer modülleri ön panelde durur. Anahtar 64 × 1,6T, 128 × 800G ya da 512 × 200G port yapılandırmasıyla çalışabilir (üçü de 102,4 Tb/s eder).

Davisson paketi yaklaşık 120 × 120 mm, Bailly paketi ise 75 × 75 mm'dir. Alan 5.625 mm²'den 14.400 mm²'ye, yani yaklaşık 2,6 kat büyüdü. Bu boyuttaki bir paket, ısıyla bükülme (warpage) ve montaj verimi açısından OSAT'lar, yani dış kaynaklı paketleme ve test şirketleri için zor bir üretim problemidir.

Güvenilirlik tarafında en çok başvurulan veri Meta'dan geldi. Broadcom'un Ekim 2025 açıklamasına göre Meta, Bailly CPO anahtarlarında 1 milyon kümülatif 400G eşdeğeri port-saati boyunca hiç link flap, yani bağlantının kısa süreli kopup yeniden kurulması yaşamadı. The Next Platform'un aktarımına göre Meta, yıllık bağlantı arıza oranını takılabilir modüllere göre yaklaşık 5 kat düşük ölçtü.

Bu verinin istatistiksel sınırı da vardır. 100.000 portluk bir küme 1 milyon port-saatini yaklaşık 10 saatte biriktirir. Meta'nın verisi, büyük bir kümenin yarım günlük maruziyetine denktir. Sıfır flap olumlu bir işarettir, uzun vadeli arıza oranını kanıtlamaz.

Broadcom ile Meta'nın ortak çalışmasına atfedilen bir başka rakam, 0,8T kapasiteli CPO karosu (tile) başına 66 FIT'in altında servis edilemez arızadır. Rakamı Convergedigest'in Optica Executive Forum özeti aktarıyor, birincil makale bu özette yer almıyor. FIT, milyar cihaz-saatinde bir arıza demektir. 66 FIT, karo başına yılda yaklaşık 66 × 8.760 ÷ 1.000.000.000 ≈ 0,00058 arıza eder. 1.000 karoluk bir kurulumda bu yılda yaklaşık 0,6 arızaya karşılık gelir.

Credo, aktif elektrik kablolarının (AEC) lazer tabanlı optiklerden 1.000 kata kadar daha güvenilir olduğunu, hata düzeltme sonrası bit hata oranının 10⁻¹⁵'in altında kaldığını iddia ediyor. Bakır cephesi böylece güvenilirlik argümanını kendi lehine kullanıyor. Broadcom CEO'su Hock Tan da Aralık 2025'te silikon fotoniğin ileride optik ara bağlantıyı belirleyeceğini, ancak bakır ve takılabilir optiğin bir süre daha yeterli kalacağını söyledi (AVGO dördüncü çeyrek telekonferansı).

Lazerde değer göçü

Silikon fotoniğin InP lazere ihtiyacı ortadan kaldırdığı algısı yaygındır. Gerçekte değer lazerden ayrılmaz, bir lazer türünden ötekine göç eder. CPO'da lazer sayısı azalır ama her lazerin gücü artar, çünkü tek bir kaynak birçok kanalı besler.

Benimsenmeyi yalnız güç verimliliği hızlandırmadı. LightCounting'in Şubat 2025 notuna göre 100G EML kıtlığı, Coherent ve Zhongji Innolight'ın 800G DR8 ve 2xFR4 modül üretimini kısıtladı. DR8 sekiz paralel fiber kullanan, 2xFR4 ise tek fiberde dört dalga boyunu birleştiren iki yaygın 800G modül türüdür. Kurum, kıtlığın 2025'in ikinci yarısında hafiflemesini ve bu süreçte silikon tabanlı tasarımların pay kazanmasını bekledi. EML kıtlığı, silikon fotoniğe geçişin teknik olduğu kadar tedarik kaynaklı bir nedenidir. Tower Semiconductor'ın Mart 2025 tarihli 6-K belgesinde platformunun modül başına lazer ihtiyacını yarıya indirdiğini söylemesi de aynı kısıta yönelik bir satış argümanıdır.

Lumentum'un mali 2026 ikinci çeyrek sonuçları (Aralık 2025'te biten çeyrek, 3 Şubat 2026'da açıklandı) bu göçü sayılarla gösteriyor. Şirketin geliri 665,5 milyon dolar oldu ve yıllık bazda %65,5 arttı. Lumentum'a göre 200G EML'ler, veri merkezi lazer çipi adetlerinin yaklaşık %5'ini ama gelirinin yaklaşık %10'unu oluşturdu. Bu, 200G EML'nin birim başına gelirinin ortalama veri merkezi lazer çipinin yaklaşık iki katı olduğu anlamına gelir (10 ÷ 5 = 2). Şirketin InP fabrikası tamamen tahsis edilmiş durumda. Planlanan %40'lık kapasite artışının yarısından fazlası teslim edildi. Lumentum CPO için ultra yüksek güçlü CW lazerlerde yüzlerce milyon dolarlık ek sipariş aldığını, sevkiyatın 2027'de başlayacağını açıkladı.

Coherent'in mali 2026 ikinci çeyreği de Aralık 2025'te biten çeyrektir ve 4 Şubat 2026'da açıklandı. Şirketin SEC'e verdiği 8-K belgesine göre gelir 1,69 milyar dolar oldu. Veri Merkezi ve İletişim segmenti yıllık bazda %34 büyüdü ve gelirin %72'sini oluşturdu, yani yaklaşık 1,22 milyar dolar. Coherent yüksek güçlü CW lazer kullanan büyük bir CPO tasarım kazanımı duyurdu ve 6 inçlik InP kapasitesini iki katına çıkarma planını açıkladı. Yönetim, 1,6T alıcı-vericilerin ilk dalgasının silikon fotonik (CW lazer) ve EML tabanlı ürünlerden oluştuğunu, 200G VCSEL tabanlı 1,6T ürünlerin 2026'nın ikinci yarısında geleceğini söyledi (Coherent ikinci çeyrek telekonferansı). Coherent aynı 1,6T neslinde üç teknolojiyi paralel sürüyor. Silikon fotonik bu nesilde tek kazanan değildir.

Dökümhaneler ve ön ödemeli kapasite

Silikon fotonik plakaları sözleşmeli üreticilerde, yani dökümhanelerde üretilir.

Tower'ın 11 Şubat 2026'da açıkladığı 2025 dördüncü çeyrek sonuçlarına ilişkin Convergedigest özetine göre şirketin SiPho geliri çeyrekte yaklaşık 95 milyon dolardı, yani yıllık hızı yaklaşık 380 milyon dolardı (95 × 4). Tower kendisini 1,6T alıcı-vericiler için birincil tedarikçi olarak tanımlıyor.

Tower'ın SEC'e verdiği Şubat 2026 tarihli 6-K belgesine göre şirket SiPho sermaye harcaması planına 270 milyon dolar ekleyerek toplamı 920 milyon dolara çıkardı. Tower, Aralık 2026'ya kadar aylık SiPho plaka başlangıç kapasitesini 2025 dördüncü çeyrekteki aylık plaka sevkiyatının 5 katının üzerine çıkarmayı hedefliyor. Ekipman kalifikasyonu 2026'nın dördüncü çeyreğine kadar tamamlanacak, tam plaka başlangıçları 2027'de gelecek. Kapasitenin %70'inden fazlası 2028'e kadar müşteri ön ödemeleriyle rezerve edildi ya da rezerve ediliyor. Bu yapı, HBM bellek ve CoWoS ileri paketlemede görülen ön ödemeli kapasite mantığının silikon fotoniğe geçtiğini gösterir. CoWoS, TSMC'nin çipleri bir ara katman üzerinde yan yana paketlediği ileri paketleme ailesidir. Müşteri kapasiteyi parasını önden vererek garantiye alır. Talep riskinin bir kısmı dökümhaneden müşteriye kayar.

Tower'ın büyümesinin bir yoğunlaşma tarafı da var. Şirketin Mart 2025 tarihli 6-K belgesinde Zhongji Innolight, platformunu kullanan birincil ortak olarak anılıyor. Önde gelen silikon fotonik dökümhanesinin hacmi büyük ölçüde tek bir Çinli modül üreticisine dayanıyor. 300 mm kapasite tarafında da tablo kırılgandır. TrendForce'un 13 Şubat 2026 haberine göre Tower, İtalya'daki Agrate fabrikasında STMicroelectronics ile 300 mm alanı paylaşıyor ve Japonya'daki TPSCo'nun %51'ine sahip. Intel ise 2023'te imzalanan Rio Rancho anlaşmasından çıkacağını Tower'a bildirdi. Bu anlaşmada Tower 300 milyon dolarlık ekipman koyacak ve ayda 600.000 litografi (maske) katmanı kapasite alacaktı. Haberlere göre hacimler Tower'ın Japonya'daki Fab 7'sine taşınacak ve taraflar arabuluculukta. 300 mm silikon fotonik kapasitesini birkaç fabrika belirliyor ve anlaşma koşulları bozulabiliyor.

GlobalFoundries'in 2025 dördüncü çeyrek ve tam yıl sonuçlarına göre şirketin silikon fotonik geliri 2025'te yaklaşık ikiye katlanarak 200 milyon doları aştı. Şirket 2026'da yeniden yaklaşık ikiye katlanma bekliyor ve 2028 sonuna kadar 1 milyar dolarlık yıllık gelir hızı hedefliyor. Bu bir rehberlik rakamıdır ve Kasım 2025'te duyurulan, Singapur'daki AMF (Advanced Micro Foundry) ile Infinilink alımlarının katkısını içerir. GlobalFoundries hat başına 200G'yi üretimde, 400G'yi geliştirmede tutuyor ve CPO'nun 2027'de ölçeklenmesini bekliyor. Şirketin CLO adlı platformu bir CPO tasarım kazanımı aldı. Tower'ın yalnız dördüncü çeyreğindeki yaklaşık 95 milyon dolar, GlobalFoundries'in tüm 2025'teki 200 milyon doların üzerindeki gelirinin yarısına yaklaşır. Tower takılabilir modül hacminde önde görünürken GlobalFoundries, CPO tasarım kazanımı ve 2027 ölçeklenme beklentisiyle CPO tarafına ağırlık veriyor.

TSMC, Eylül 2024'teki SEMICON Taiwan sunumunda COUPE için 2025'te OSFP biçiminde 1,6T optik motor, 2026'da CoWoS paketine entegre CPO hedefi verdi. Nvidia, Broadcom ve Ayar Labs bu kaynaklarda COUPE müşterileri olarak anılıyor.

STMicroelectronics, 2025'in başında AWS ile geliştirdiği PIC100 platformunu duyurdu. Platform silikon fotoniği şirketin BiCMOS55X adlı bipolar-CMOS süreciyle birlikte Crolles'ta 300 mm plakada üretir. Hat başına 200G'ye kadar çıkan platformun üretime 2025'in ikinci yarısında geçmesi planlandı. Bir hiper ölçekleyicinin dökümhaneyle doğrudan ortak tasarım yapması, alıcıların tedarik zincirinde modül üreticisinin bir adım ötesine indiğini gösteriyor.

UMC 28 Ocak 2026 telekonferansında silikon fotonik PDK'sını (process design kit, müşterinin çip tasarlarken kullandığı süreç kuralları ve modelleri) ve IP bloklarını 2026'da müşterilere sunacağını, ürün tape-out'larının 2027'de geleceğini söyledi (UMC dördüncü çeyrek telekonferansı). Tower ve GlobalFoundries hat başına 200G'de zaten hacim üretirken bu takvim, ikinci kademe dökümhanelerin belirgin biçimde geride olduğunu gösteriyor.

Kapasite yatırımının öncü göstergeleri test ve paketleme halkasındadır. Keysight, Kasım 2025'te silikon fotonik tarafında dökümhanelere çift haneli adette sistem sattığını bildirdi (Keysight dördüncü çeyrek telekonferansı). Teradyne, Şubat 2026'da silikon fotonik testini Quantifi Photonics ve Multilane ortak girişimiyle genişlettiğini anlattı (TER dördüncü çeyrek telekonferansı). ASE ise Temmuz 2025'te silikon fotoniği yapay zekâ için dört temel teknoloji gereksiniminden biri saydı (ASE ikinci çeyrek telekonferansı). Optik test cihazları kapasite kurulmadan önce alındığı için bu siparişler dökümhane gelirinden önce sinyal verir.

CPO takvimi ve ilk müşteriler

CPO, adım adım ilerleyen bir göçtür. Ağustos 2025'teki Hot Chips konferansına ilişkin TechSpot ve TechNews haberlerine göre Nvidia'nın yol haritası üç nesil içerir. Birinci nesil, anahtardaki 1,6T optik motordur. İkinci nesil, kart seviyesinde CoWoS'a entegre 6,4T motordur. Üçüncü nesil ise işlemci paketinin içinde 12,8T motordur. Bu haberlerde anahtar lansmanları 2026'ya yerleşti. Mart 2025'teki Quantum-X hedefi "2025'in ilerleyen dönemi" olduğu için bu, takvimde bir kaymaya işaret ediyor. Hacim sevkiyatına dair şirket rakamı bu kaynaklarda yer almıyor.

Nvidia'nın 18 Mart 2025 açıklamasına göre Quantum-X Photonics, 200G SerDes ile 144 adet 800G port sunar (144 × 800 Gb/s = 115,2 Tb/s).

Nvidia'nın açıklamasında Browave, Coherent, Corning, Fabrinet, Foxconn, Lumentum, SENKO, SPIL, Sumitomo Electric ve TFC Optical ortak olarak sayıldı. Bu lazer, fiber, konnektör ve paketleme ağırlıklı bir listedir.

The Register'ın aktarımına göre Kasım 2025'teki SC25 konferansında Lambda, CoreWeave ve Teksas İleri Hesaplama Merkezi (TACC), Quantum-X Photonics anahtarlarını kuracaklarını açıkladı. Nvidia'nın CPO anahtarları için adı açıklanan ilk kullanıcılar, GPU kiralayan neo-bulut şirketleri ve yüksek başarımlı hesaplama merkezleridir. Broadcom tarafında ise ilk saha verisi bir hiper ölçekleyiciden, Meta'dan geldi.

Nvidia 25 Şubat 2026 tarihli mali 2026 dördüncü çeyrek (Ocak 2026 sonunda biten çeyrek) telekonferansında çeyreklik ağ gelirinin 11 milyar dolara ulaştığını açıkladı (NVIDIA dördüncü çeyrek telekonferansı). Ağ geliri CPO'yu ayrı göstermez.

Broadcom tarafında da aynı görünürlük sorunu var. Şirketin 4 Mart 2026'da açıkladığı mali 2026 birinci çeyrek sonuçlarına (1 Şubat 2026'da biten çeyrek) göre yapay zekâ geliri 8,4 milyar dolar oldu ve yıllık bazda %106 arttı. Yapay zekâ ağ geliri yıllık bazda %60 büyüdü ve yapay zekâ gelirinin üçte birini, yani yaklaşık 2,8 milyar doları oluşturdu. CPO geliri ayrı açıklanmadığı için analistler bu pazarı şirket rakamlarından boyutlandıramıyor.

Yönetimlerin CPO zamanlaması

Mart 2026 itibarıyla üç yönetimin sözleri, CPO'nun ölçek-dışı ağda yavaş ilerleyeceği konusunda örtüşüyor. Broadcom'da Hock Tan, 4 Mart 2026 telekonferansında müşterilerin 2028'de 400G SerDes'e geçerken bile büyük ölçüde doğrudan bağlı bakırda kalacağını ve CPO benimsemesinin 2028 sonrasına kalacağını söyledi (AVGO birinci çeyrek telekonferansı). Coherent CEO'su Jim Anderson 4 Şubat 2026'da takılabilir alıcı-vericilerin bu on yılın sonuna kadar baskın biçim olarak kalacağını, CPO'nun asıl fırsatının ölçek-yukarı ağlarda olduğunu anlattı (Coherent ikinci çeyrek telekonferansı). Marvell yönetimi de 5 Mart 2026'da ölçek-dışı tarafta takılabilir optiğin ana çözüm olarak kalacağını, Celestial AI'ın fotonik çözümünün ilk olarak büyük bir müşteride ölçek-yukarı uygulamada 2028 sonunda rampaya gireceğini söyledi (MRVL dördüncü çeyrek telekonferansı).