AIデータの光伝送へ、GlobalFoundriesがシンガポールのAMFを統合
GlobalFoundriesは、シリコンフォトニクスを専門とするシンガポール本社のAdvanced Micro Foundry（AMF）を買収した。人工知能（AI）インフラの中核に光技術を据える動きとなる。買収条件は公表されていない。今回の取引により、AMFが持つ15年以上にわたるフォトニクス製造の実績と知的財産が、GlobalFoundriesの世界的な事業基盤と統合される。両社の経営陣は、統合後の事業が売上高ベースで世界最大のシリコンフォトニクス専業ファウンドリーとなり、AIデータセンター、高速通信、センシング、新興の量子システムに製品を供給できる体制になるとしている。買収に合わせて、シンガポールの科学技術研究庁（A*STAR）との新たな研究連携を開始し、次世代材料と毎秒400ギガビットのリンクに焦点を当てたシリコンフォトニクスの卓越研究拠点を設立する計画も発表した。
目次
シリコンフォトニクスは、導波路や変調器など光を使う部品を、標準的な電子回路とともにシリコン上に集積する技術だ。多くの近距離・長距離データリンクで、銅配線を光ファイバーや集積光回路に置き換える。これにより消費電力と発熱を抑え、サーバー、アクセラレーターラック、ストレージシステム間の帯域幅を大幅に高められる。AIの学習クラスターがデータセンター内で毎時ペタバイト規模のデータをやり取りし、銅接続が物理的な限界に近づくなか、光伝送路は業界の優先課題となっている。
AIと先端ネットワークでシリコンフォトニクスが重要な理由
現代のAIは、膨大な数のGPU、専用アクセラレーター、高速ストレージで構成されるネットワークに依存している。これらの部品間のデータ移動は、電力消費と性能の両面で大きな割合を占めることが多い。銅ケーブルや電気信号を使うSerDesリンクは、高周波や長距離で信号が弱まるため、リピーターやより大きな電圧振幅が必要となる。その結果、消費電力と遅延が増える。光リンクはデータを光として伝送するため、長距離でも損失やクロストークを最小限に抑えられ、ビット当たりの消費電力も大幅に少ない。
シリコンフォトニクスは、シリコンウエハー上に光学機能を制御電子回路とともに集積する。ファウンドリーは、光を導く導波路、データを符号化する変調器、光を電気信号に戻す受光器を製造する。集積型のアプローチでは、個別のトランシーバーモジュールを、より小型で発熱が少なく、多くの場合より安価な光エンジンに置き換える。結果として、ラック当たりの処理能力が高まり、冷却要件が緩和され、ハイパースケールデータセンターや通信ネットワークの信頼性が向上する。
この技術は柔軟性も備える。既存のスイッチをアップグレードできるプラガブルトランシーバーに対応するほか、スイッチやアクセラレーターのシリコンと同じパッケージ内で隣接して光エンジンを配置する、コパッケージドオプティクスにも対応する。コパッケージドオプティクスでは、パッケージ内部の電気経路をわずか数ミリに短縮し、その先の長距離伝送には光ファイバーを使う。この設計により、リンク速度が400Gから800G、さらに高速へと上がっても、消費電力と信号品質を改善できる。
AMF買収でGlobalFoundriesが得るもの
Advanced Micro Foundryは、シリコンフォトニクス専業ファウンドリーの先駆けとして知られる。同社は2017年にA*STAR傘下のシンガポール・マイクロエレクトロニクス研究所から独立し、通信、データセンター、LiDAR、センサー分野の顧客向けに製造、試作、検査を提供している。従業員は約250人。200ミリウエハーの製造基盤を通じて世界の顧客にサービスを提供し、需要拡大に応じて300ミリウエハーの量産を目指す計画だ。
AMFの買収により、GlobalFoundriesは成熟したプロセス設計キット（PDK）やデバイスライブラリーに加え、フォトニックデバイスの集積と検査に豊富な経験を持つチームを獲得する。同社は長距離光通信、データセンター内リンク、自動車用センシングや量子フォトニクスなどの専門市場で高まる需要に対応できる。事業規模の拡大により、顧客は複数の地域から調達し、第二供給元を認定できるようになるため、重要インフラ事業の供給リスク低減にもつながる。
GlobalFoundriesは、米国で既に展開するシリコンフォトニクス事業を、世界の顧客向けのシンガポール製造拠点が補完すると説明した。狙いは、AIやクラウド事業者が求める帯域幅と効率の向上に応える光トランシーバー、コパッケージドオプティクス、集積フォトニクスソリューションの市場投入を加速することだ。
シンガポールに新たな研究開発拠点、A*STARと長期連携
GlobalFoundriesは、シンガポールにシリコンフォトニクスの卓越研究拠点を設け、A*STARと連携して毎秒400ギガビット以上のリンクを目指す材料・デバイス研究に取り組む計画だ。この速度は、データセンターの現在のサイクルに合致する。スイッチやサーバーの接続を支える標準的な構成要素は400Gや800Gであり、事業者は既に次世代モジュールの評価を始めている。
同社によると、シンガポールの研究開発の成果は、フォトニクスのプラットフォームと製品ロードマップに直接反映される。フォトニクスや量子研究への早期投資に加え、半導体分野の人材基盤が整っていることから、シンガポールは製造規模を拡大しながらデバイス物理とプロセスの革新を進めるのに適した場所だ。GlobalFoundriesはシンガポールで複数の工場を運営し、約3,800人を雇用している。この基盤により、研究成果を生産ラインへ移行しやすくなる。
今回の動きは、公的研究が商業的な技術力につながる道筋も示している。A*STAR傘下のマイクロエレクトロニクス研究所から生まれたAMFの歩みは、学術研究から産業規模のソリューションへとつながる流れを体現する。今回の連携は、高速化、低損失化、低消費電力化を支える新素材を含む次世代フォトニクス基盤の実用化を加速することを目指す。
両社のコメント
GlobalFoundriesの最高経営責任者（CEO）、ティム・ブリーン氏は、シリコンフォトニクスを現在および将来のAIインフラに不可欠な要素と位置付けた。同氏は、AMFの生産能力と専門知識を活用し、データセンター内部や広域ネットワークで消費電力を抑え、処理能力を高める光ソリューションの製品ロードマップを拡充すると述べた。
シリコンフォトニクス技術はAIインフラに不可欠です。データの高速化とワークロードの複雑化が進むなか、情報をより速く、正確に、効率よく伝送する能力は、AIデータセンターや先端通信ネットワークの基本要件となっています。
AMFの最高経営責任者（CEO）、ジャガディッシュ・CV氏は、両社の親和性と、幅広い製品群を通じてより多くの市場に展開できる可能性を強調した。
AMFとGFは、革新と緊密な顧客連携を通じて差別化されたソリューションを提供するというビジョンを共有しています。互いを補完する技術ポートフォリオを生かし、より幅広い市場と顧客に向けてシリコンフォトニクスを発展させていきたいと考えています。
光接続を巡る世界的な競争のなかでの今回の転換
光リンクは、業界全体で戦略的な重点分野となっている。ネットワーク用チップメーカーやハイパースケール事業者は、AIの大規模クラスターに対応するため、プラガブル型やコパッケージド型の光接続を推進している。Nvidiaなどの企業は、大手ファウンドリーと連携し、ネットワーク用シリコンと光接続をパッケージ化してきた。Ayar Labs、Celestial AI、Lightmatterなど、ベンチャー企業の支援を受ける企業は、チップ間の光接続を開発しており、一部は製造にGlobalFoundriesを利用する。量子コンピューティング分野では、GlobalFoundriesはPsiQuantumと協力し、大規模な量子システム向けのフォトニクスベースのチップに取り組んでいる。
米国や欧州の既存事業にシンガポールの生産能力が加わることで、GlobalFoundriesの製造基盤は多様化する。重要部品を複数地域から調達したいクラウド事業者や通信事業者にとって、供給網の強化につながる。データ通信、センシング、コンピューティングの各分野で導入が広がるなか、シンガポールはシリコンフォトニクスの設計、製造、検査の拠点としての地位も高める。
今回の買収は、GlobalFoundriesとシンガポールの長年にわたるつながりをさらに深める。2010年に同社はChartered Semiconductorを買収し、同国での事業を拡大した。AMFの買収により、現在のAIインフラ投資の波に合致するフォトニクスの専門性が加わる。
技術の基礎知識：ウエハーサイズからコパッケージドオプティクスまで
今回の買収がフォトニクスの普及を加速させる可能性を理解するうえで、ウエハーサイズとパッケージングという2つの要素が鍵となる。
200ミリから300ミリのウエハーへ
AMFは現在、200ミリウエハーで生産している。GlobalFoundriesは、顧客需要の拡大に応じて300ミリへと拡大する計画だ。ウエハーの大型化により、1枚当たりのチップ（ダイ）数が増え、規模の経済が働きやすくなり、より高度な製造装置を活用できることも多い。フォトニクス基盤を300ミリに移行すれば、機能当たりのコストを下げ、トランシーバーや光エンジンの生産量を増やせる可能性がある。移行にあたっては、導波路の伝搬損失の低さやウエハー全体での変調器の動作の一貫性など、光学性能を保つための慎重なプロセス移管と認定が必要となる。
プラガブルモジュールからコパッケージドオプティクスへ
ネットワーク機器は数十年にわたり、スイッチ前面のスロットに挿入するプラガブル光モジュールに依存してきた。システム全体を交換せずに光部品を更新できるため、今後も重要な役割を担う。一方、コパッケージドオプティクスは構成を変える。光エンジンをスイッチASICやアクセラレーターと同じ基板上に置き、電気配線を非常に短くする。これにより信号損失と消費電力を抑え、筐体当たりの総帯域幅を高められる。フォトニクスと電子回路をファウンドリーの工程で集積することは、この構成を実現する重要な技術であり、GlobalFoundriesのロードマップでも重点分野となっている。
400Gが重要な理由
AIデータセンターの現代的なラックは、100Gレーンを複数束ねてデータをやり取りする。一般的な400Gトランシーバーは100Gレーンを4本使い、800Gではその数が倍になる。低消費電力で400Gや800Gを大規模に安定運用することは、テラビット級リンクへの現実的な足掛かりとなる。こうした速度に対応する材料、変調器、低損失導波路の研究は、データセンターネットワーク設計を左右する2つの指標、すなわちビット当たりのコストと消費電力の低減に役立つ。
リスク、統合、今後の注目点
シリコンフォトニクス基盤の拡大は容易ではない。歩留まりは、光損失、デバイスの均一性、パッケージの位置合わせ、検査範囲に左右される。200ミリから300ミリへの移行では、より多くのダイにわたるプロセス制御が必要となり、新たな製造装置を導入する場合も多い。顧客向けの設計ルールを安定して維持するには、チームやPDKの統合を慎重に進めなければならない。レーザー、材料、先端パッケージングの供給網も、ウエハー生産量に合わせて拡大する必要がある。
顧客の導入サイクルも不確定要因だ。多くのクラウド事業者は、スイッチ用シリコンやネットワーク構成の更新に合わせ、複数年単位で光部品をアップグレードする。プラガブルモジュールからコパッケージドオプティクスへの移行を促すには、信頼性の実証、保守体制、現場で光部品を修理・交換できることが鍵となる。
競争は激しい。大手ファウンドリーやネットワーク用シリコンのベンダーは、いずれも光インターコネクトに投資している。高い歩留まりの製造、充実した設計エコシステム、強力なパッケージング提携を実現できる企業が、次世代スイッチやAIクラスターの採用を最も多く獲得するだろう。
シンガポールとアジアの半導体エコシステムへの影響
シンガポールは長年にわたり、フォトニクス、量子研究、半導体製造に投資してきた。同国の半導体産業は国内総生産（GDP）の大きな割合を占めており、政府機関は設計、先端パッケージング、特殊材料を強化するプログラムを立ち上げている。研究機関のスピンオフから世界的な供給企業へ成長し、現在は大手受託半導体メーカーの傘下に入るAMFの歩みは、公的資金による科学研究が輸出可能な専門技術を生み出すことを示している。
新たな卓越研究拠点と生産拡大により、北米や欧州のファウンドリーも利用しながら、アジアで光エンジンを設計・製造したいスタートアップや多国籍企業を呼び込む可能性がある。中立で安定した拠点としてのシンガポールの役割は、サプライチェーンの強靭化を目指す企業にとって魅力的だ。フォトニクス、量子技術、センシングに取り組むディープテックのスタートアップにとっては、同じエコシステム内で試作、パイロット生産、量産移行を進めやすくなり、市場投入までの期間を短縮できる。
GlobalFoundriesにとって、通信インフラとデータセンターは既に最も成長の速い事業分野の一つだ。経営陣は、現在の軌道で普及が続けば、シリコンフォトニクスの年間売上高が10年末までに数十億ドル規模に達する可能性があると示唆している。AMFの買収とA*STARとの連携は、生産能力を高め、技術革新を加速し、地域的なボトルネックを減らすことで、この成長軌道を維持する狙いがある。
要点
- GlobalFoundriesはシリコンフォトニクスの生産能力と技術力を拡大するため、シンガポールのAdvanced Micro Foundryを買収した。買収額は公表されていない。
- 統合後の事業により、GlobalFoundriesは売上高ベースで世界最大のシリコンフォトニクス専業ファウンドリーとなる見通し。
- シンガポールに設ける新たなシリコンフォトニクスの卓越研究拠点は、A*STARと連携し、400G以上の光技術に取り組む。
- AMFは200ミリウエハーの製造基盤、成熟したプロセス設計キット、世界的な顧客基盤をもたらす。300ミリへの拡大も計画している。
- シリコンフォトニクスは光でデータを伝送し、銅配線と比べて消費電力と遅延を抑える。AIデータセンターや通信ネットワークで重要性が高まっている。
- GlobalFoundriesは、データ通信やコンピューティング向けに、プラガブルトランシーバーからコパッケージドオプティクスまで製品化を加速する方針だ。
- Ayar Labs、Celestial AI、Lightmatterなどのスタートアップや、量子分野のPsiQuantumも、光接続への広範な移行を担う。
- 主な実行上の課題は、歩留まり、大型ウエハーへのプロセス移管、先端パッケージング、顧客の導入サイクルだ。
