Am 2. Juni erklärte Jensen Huang auf der Computex: „Benutze Licht, wo immer du kannst!“
Etwa ein Dutzend Tage später bestieg Boss Huang ein Flugzeug nach Texas. Nachdem er ausgestiegen war, nahm er eine Schaufel, ging zum Gelände des örtlichen Erweiterungsprojekts von Coherent und drehte die erste Schaufel Erde um, um den Grundstein für das Projekt zu legen.
Kurz zuvor waren Jensen Huang und der CEO von Coherent mit Trump auf einem Besuch in China gewesen und hatten China gebeten, die Exportkontrolle zu lockern.
Zwei scheinbar unabhängige Ereignisse deuteten auf dasselbe hin: Indiumphosphid.
Im KI-Rechenwettlauf ist die GPU-Rechenleistung nicht mehr der einzige Engpass. Die Hochgeschwindigkeitsverbindung zwischen GPUs ist die wichtigste Einschränkung für die Leistung von Rechenzentren. Die Branche geht im Allgemeinen davon aus, dass Kupferdraht seine physikalischen Grenzen erreicht hat und optische Verbindungen der Weg nach vorne sind. Deshalb rief Jensen Huang diesen Satz.
Daher ist Indiumphosphid als unverzichtbares Substratmaterial für optische 800G-, 1,6T- und sogar CPO-Module der nächsten-Generation längst aus der Kategorie eines Nischenmaterials herausgekommen und zu einem strategischen Eckpfeiler der optischen Hochgeschwindigkeitsverbindung geworden.
In der Vergangenheit konzentrierten sich die Menschen mehr auf den GPU-Computing-Wettbewerb; Nur wenige bemerkten, dass dieser dünne Halbleiterwafer still und leise zum am stärksten belasteten Glied in der Übertragungskette der KI-Rechner geworden war.
Nach Schätzungen von Yole wird der weltweite Mangel an Indiumphosphidsubstraten im Jahr 2026 70 % übersteigen, wobei die Expansionszyklen mehr als zwei Jahre dauern werden.
Es besteht ein kritischer Kapazitätsmangel!
Daher versuchen die Vereinigten Staaten, Japan, Europa und China mit allen Mitteln, die Situation zu retten, und während sie ihre Schwächen angehen, ist ihre jeweilige missliche Lage glasklar geworden.
01 Vereinigte Staaten:
Mangelnde Kapazität
Im Indiumphosphid-Bereich kommt Amerikas größtes Vertrauen aus seinem riesigen nachgelagerten KI-Rechnermarkt. Giganten wie Nvidia stiegen früh ein, gaben viel aus, um Substratkapazitäten zu sichern und versuchten, die Hebelwirkung der Lieferkette von der Nachfrageseite aus zu kontrollieren. Aber egal wie reichlich Kapital vorhanden ist, es ist schwierig, sofort ausgereifte inländische Produktionskapazitäten aufzubauen.
Auch wenn mehrere Unternehmen Expansionspläne für 6-Zoll-Indiumphosphid-Produktionslinien gestartet haben, gibt es für Kristallwachstum, Prozess-Debugging und Ausbeutesteigerung objektive Zeitschwellen. Eine komplett neue Produktionslinie benötigt vom Bau bis zur stabilen Lieferung oft mehr als zwei Jahre. In diesen zwei Jahren wird es schwierig sein, die Lücke zu schließen; Fernes Wasser kann den gegenwärtigen Durst nicht stillen.
Neben dem Herstellungszyklus sind Rohstoffe eine weitere Hürde. Die Vereinigten Staaten verfügen im Inland fast über keine hochreinen Indium-Mineralressourcen, daher muss der grundlegendste Rohstoff für die Produktion von Indiumphosphid immer aus dem Ausland gekauft werden. Selbst wenn Fabriken im Inland gebaut werden, liegt die Kontrolle über vorgelagerte Ressourcen immer noch woanders, und Risiken in der Lieferkette folgen wie ein Schatten.
02 Japan:
Mangel an Rohstoffen und Markt
Japan war lange Zeit der „Big Boss“ in der Welt der Indiumphosphid-Substrate. Zwei große Hersteller, Sumitomo Electric und JX Metals, hielten einst mehr als 70 % des Weltmarktanteils. Durch jahrzehntelanges Know-how ist Japan in Sachen 6-Zoll-Substratausbeute und Kristallwachstumsstabilität stark in der Lage, eine Leistung zu erzielen, die andere nur schwer erreichen können.
Doch Japan hat eine fatale Schwäche: Im Inland gibt es fast keine Indiumminen. Der Großteil des hochreinen Indium-Rohstoffs, den Japan zur Produktion von Indiumphosphid benötigt, hängt von Importen aus Übersee ab. Wenn die vorgelagerte Rohstoffversorgung schwankt, geraten selbst die fortschrittlichsten Produktionslinien sofort ins Stocken.
Die Auswirkungen der Rohstoffknappheit sind bereits sichtbar. Viele Fabriken waren gezwungen, ihre Kapazitäten zu kürzen, die Lieferzyklen für Kunden wurden wiederholt verlängert und einige Produktionslinien gerieten sogar in eine halb-Stillstandssituation. Mit erstklassiger Technologie, aber ohne „Reis“, den man in den Topf geben muss, müssen selbst die besten Prozesse aufhören.
Gleichzeitig verfügt Japan nicht über einen ausreichend großen nachgelagerten Endmarkt, sodass große Mengen fertiger Indiumphosphidprodukte und optischer Chips im Ausland verkauft werden müssen. Sobald sich das externe Marktumfeld ändert, geraten die Unternehmensumsätze unter Druck.
03 Europa:
Rennen um die Route, aber eigentlich fehlt es an allem
Europas Ansatz ist der ganz andere. -Es geht nicht um Kapazitäten, sondern um die Route. Das heißt, es nutzt seinen Vorteil bei Silizium-Photonik-Prozessen und integriert Indiumphosphid als externe Lichtquelle in CPO.
Viele Leute glauben, dass die Siliziumphotonik Indiumphosphid ersetzen wird, aber der wahre Weg ist genau das Gegenteil: Silizium selbst emittiert kein Licht, und Siliziumphotonik/CPO muss auf externe CW-Laser aus Indiumphosphid als Lichtquelle zurückgreifen. CPO-Schalter verfügen über mehr optische Engines, was den Gesamtverbrauch an Indiumphosphid deutlich erhöht. Ein einzelner Nvidia Spectrum-X CPO-Switch verfügt über 32 Silizium-Photonik-Engines, mehr als das Zehnfache der Nutzung herkömmlicher Geräte.
Daher konkurriert Europa um die standardmäßige und ökologische Nische der „heterogenen Integration von Siliziumphotonik und Indiumphosphid“.
Allerdings gibt es in Europa fast keine ausgereiften großen Hersteller von Indiumphosphidsubstraten im Inland, und die eigene Substratversorgung hängt in hohem Maße von Käufen japanischer und amerikanischer Unternehmen ab. Auch wenn Epitaxieunternehmen wie IQE aktiv langfristige Lieferverträge abschließen, liegt die Kontrolle über die vorgelagerte Substratversorgung immer noch in den Händen anderer und die Stabilität der Lieferkette unterliegt nicht ihrer eigenen Kontrolle.
Darüber hinaus fehlt in Europa wie in Japan ein großer nachgelagerter Endmarkt für optische Module, und der geschlossene Industriekreislauf ist unvollständig. Es kann Prozesslösungen exportieren und sich an der Festlegung von Standards beteiligen, aber ohne einen Endmarkt, der Rückkopplungen in die vorgelagerte Fertigung bietet, ist es sehr schwierig, den Aufbau inländischer Substratkapazitäten umzukehren-.
Die Betonung der Routen bei gleichzeitiger Vernachlässigung der Kapazitäten hat Europa in die schwierige Lage gebracht, „Lösungen zu haben, aber an Materialien zu mangeln“.
04 China:
?
Im Wettlauf um Indiumphosphid verfügt China über zwei einzigartige Vorteile: Indiumressourcen und den Markt.
Chinas Indiumreserven sind deutlich begünstigt. Laut dem Global Mineral Resource Reserve Assessment Report 2024 des China Geological Survey beliefen sich die weltweit identifizierten Indiumressourcen Ende 2022 auf 43.689 Tonnen, wobei auf China 17.538 Tonnen oder 40,14 % der weltweiten Gesamtmenge entfielen.
Der nachgelagerte Markt für optische Module ist Chinas stärkstes Glied. In der vom Forschungsunternehmen für optische Kommunikation LightCounting veröffentlichten Liste der zehn besten Zulieferer optischer Module sind sieben chinesische Unternehmen enthalten.
Ressourcen und Markt haben eine hervorragende Grundlage dafür gelegt, dass Chinas Indiumphosphid-Industrie aufholen kann, doch Ressourcenvorteile führen nicht automatisch zu Wettbewerbsfähigkeit bei High-End-Endprodukten, und zahlreiche Hindernisse verdeutlichen die missliche Lage.
Der erste ist der Schritt von Ressourcen zu „nutzbaren Rohstoffen“.
Trotz enormer Ressourcenvorteile, ausreichend vorgelagertem raffiniertem Indium und Durchbrüchen in der Indiumtechnologie mit einem Reinheitsgrad von 7N-und höher-reicht die Produktionskapazität noch lange nicht aus.
Hoch-reiner roter Phosphor ist sogar noch schlimmer. Hoch-reiner roter Phosphor ist die einzige zentrale Phosphorquelle für das Wachstum von Indiumphosphid-Einzelkristallen. Jedes Kilogramm produzierten Indiumphosphid-Einkristalls verbraucht 0,25 bis 0,3 Kilogramm hochreinen roten Phosphor. Seine Reinheitsstandards sind äußerst streng; Spurenmetallverunreinigungen und Arsenverunreinigungen verursachen direkt Gitterfehler im Einkristall und beeinträchtigen die Chipausbeute erheblich.
Derzeit ist der weltweite Markt für hochreinen roten Phosphor seit langem von japanischen Unternehmen monopolisiert.{2}NCI und RASA Industries machen zusammen mehr als 80 % des globalen Marktanteils aus.
Der zweite Punkt ist die Ausrüstung. Die Kernausrüstung für die Herstellung und Züchtung von Indiumphosphid-Einkristallen-Einzel-Kristallöfen und MOCVD-ist immer noch hauptsächlich von Importen abhängig. Einige der wichtigsten Ausrüstungsteile für inländische Produktionslinien befinden sich in den Händen anderer.
Der dritte Punkt ist die Renditelücke. Sumitomo Electric aus Japan brauchte Jahrzehnte, um eine 6-Zoll-Einkristallausbeute von über 95 % zu erreichen. Die Gesamtausbeute heimischer 6-Zoll-Indiumphosphid-Substrate beträgt etwa 70 bis 85 %. Das ist nicht „ungefähr dasselbe“; Dies ist eine „Generationslücke“. Wenn die Substratpreise hoch sind, bedeutet ein niedriger Ertrag hohe tolerierbare Kosten. Sobald die Preise jedoch sinken, werden die Gewinnmargen stark schrumpfen.
Verschiedene Probleme bilden zusammen das größte Dilemma für Chinas Indiumphosphidindustrie: Ressourcen sind vorhanden, aber die Lokalisierung von High-End-Produkten kann nicht mithalten.