韓国メディアの報道によると、サムスンはシリコンフォトニクス技術に全力を注ぎ、「AIチップファウンドリー」市場の破壊的変革を目指している。光を利用してデータ伝送速度を向上させることで、サムスンはTSMCに挑戦するため、人材と技術に多額の投資を行っている。
報道によると、サムスン電子は台湾でTSMCへの挑戦を開始し、シリコンフォトニクス市場の支配を目指している。シリコンフォトニクスは、将来の人工知能（AI）半導体市場における破壊的技術と目されている。光の強度と波長を利用して情報を伝送する技術で、高速性、低発熱性、低消費電力といった利点から、将来の半導体市場を変革すると考えられている。
業界関係者によると、サムスン電子のデバイスソリューション（DS）部門は、シリコンフォトニクスを将来の中核技術として選定し、シンガポールにある専用R＆Dセンターで経験豊富な専門家の採用を開始した。 TSMCの元社員であるチェ・ギョンゴン副社長が率いるシンガポールR&Dセンターは、本社の技術開発室（ウェーハファウンドリー部門社長兼最高技術責任者のナム・ソクウ氏が率いる）と緊密に連携し、この技術開発を共同で進めています。
半導体企業は、AI半導体の伝送速度を向上させながら、発熱と消費電力を削減するために、シリコンフォトニクス技術に注目しています。銅線にデータを保存する従来の半導体とは異なり、シリコンフォトニクスは情報を光に閉じ込め、光ファイバー（導波路）を介して伝送します。実質的に抵抗がないため、シリコンフォトニクスは伝送速度の向上だけでなく、発熱と消費電力の大幅な削減も可能にします。これらの利点を踏まえ、NVIDIA、AMD、Intelなどの企業が研究開発を開始し、TSMCとファウンドリー契約を締結しています。サムスンも技術力を迅速に強化し、顧客獲得を目指しています。
業界関係者は、「2030年以降、シリコンフォトニクス技術が人工知能（AI）サーバーにとどまらず、個々のチップに適用されるようになると、ファウンドリー市場の競争力が決まるだろう」と述べた。市場調査会社Modo Intelligenceは、シリコンフォトニクス市場が2030年までに103億ドル（約15兆ウォン）に成長すると予測している。
10年以上前、シリコンフォトニクスは単なる理論に過ぎなかった。レーザーで生成された光に電気信号を注入し、光の状態変化によって電気信号を0と1として表現し、配線ではなくシリコン導波路を使って光信号を伝送し、受信側で再び電気信号に変換するという、容易な技術ではなかった。
しかし、人工知能（AI）半導体市場の台頭と、膨大なデータの高速処理に対する需要の高まりを受け、NVIDIAやAMDといった世界的な半導体設計企業がこの技術の獲得にしのぎを削っている。この技術を習得するだけで、銅線の伝送速度の遅さ、発熱の多さ、消費電力の多さといった多くの制約を同時に解決できます。シリコンフォトニクス技術は、早ければ来年にもAIサーバーチップに適用される見込みです。これは、企業から委託された設計を実装するファウンドリー業界にとって新たな市場開拓となります。
シリコンフォトニクスは、半導体の主材料であるシリコンとフォトニクス（光学）技術を組み合わせたものです。シリコンは屈折率が高く、光を閉じ込めることができます。極細の光路を形成することで、シリコンフォトニクスは光の漏れを防ぎ、正確なデータ伝送を可能にします。銅線とは異なり、シリコンフォトニクスは光を用いて抵抗なくデータ伝送を行うため、速度と効率が向上します。データ伝送容量は、現在のギガバイト（GB）からテラバイト（TB）へと1000倍以上増加します。
これには、多くの新技術が必要です。データ搬送光を導波路に効率的に取り込むには、チップと光の境界に高性能レンズを配置する必要があります。さらに、「共振器」と呼ばれるデバイスも必要で、チップに入射する光を0と1のデジタル信号に変換します。共振器で光信号を識別した後、再び電気信号に変換して外部に送信する必要があります。これは、光を利用した「最先端のマイクロテクノロジーの集合体」と言えるでしょう。
インテルはシリコンフォトニクス技術を初めて商用化した企業です。2016年には、遠隔地のサーバー同士が光通信を行うデバイス「トランシーバー」にシリコンフォトニクスを適用することに成功しました。しかし、市場需要が低迷していたため、この技術はあまり注目されませんでした。
人工知能（AI）の急速な発展は、シリコンフォトニクス技術を再び活性化させました。これは、AI半導体の3つの主要課題である「低速」「高発熱」「高消費電力」を解決できる唯一の技術だからです。最新のAIモデルを実装するには、数千億もの値（パラメータ）が必要ですが、従来の銅配線は、道路の交通渋滞のように深刻なボトルネックを生み出します。高帯域幅メモリ（HBM）は伝送チャネル数を大幅に増加させることでこのボトルネックを緩和しますが、シリコンフォトニクス技術は、この経路に高速列車を敷設するようなものです。
近年、複数のチップを1つのチップのように動作させる高度なパッケージング技術が急速に発展したことで、シリコンフォトニクスデバイスの設計も変化しました。従来、サーバーの外部に搭載されていた光伝送処理装置であるトランシーバーは、半導体基板上に配置されるようになりました。この技術は「コパッケージドオプティクス（CPO）」と呼ばれています。CPO技術の導入により、サーバーに入る光とコンピューティングチップを結ぶ銅線が不要になり、光とチップ間の距離が短縮されます。TSMCは、「この技術が来年商用化されれば、データ伝送速度は従来の10倍、消費電力は半減する」と発表しました。
この技術はまだ成熟していません。 CPOはトランシーバーよりも製造が困難です。主な課題は光の温度感度です。問題が発生した場合、数千万ウォン相当のAI半導体チップ全体を交換する必要があります。これは、適切な設計の重要性を浮き彫りにしています。
TSMCはCPO市場をリードしています。これは、同社の最大顧客であるNVIDIAがシリコンフォトニクス技術を積極的に開発していることによるものです。3月に開催された開発者会議GTC 2025で、NVIDIAのCEOであるジェンスン・フアン氏は、シリコンフォトニクス技術を採用したスイッチングチップを発表し、「トランシーバーのコストを削減し、消費電力を削減することで、データセンター企業のコストを大幅に削減できる」と述べました。TSMCは技術力をさらに強化するため、Ayar Labs、Celestial AI、Lightmatterといったシリコンバレーのユニコーン企業（評価額10億ドル以上のスタートアップ企業）と提携しています。
サムスン電子も積極的に取り組んでいます。同社は、韓国、シンガポール、インド、米国、そして日本に広がるグローバルR&Dネットワークを総動員し、シリコンフォトニクス技術の開発に取り組んでいます。同社は最近、シリコンフォトニクスR&D担当シニアエグゼクティブのイ・ガンホ氏を副社長に昇進させ、インテルの元最高製品責任者兼研究員であるパク・ヒョンデ氏を採用しました。
半導体業界は、シンガポールにあるサムスンのR&D子会社に注目しています。シンガポールは、科学技術研究庁（A*STAR）やウエハーファウンドリ企業のコンパウンドテックといった政府系研究機関の本拠地であり、シリコンフォトニクス技術のリーダーとして知られています。韓国にHBMパッケージング装置を供給する装置メーカーであるASMPTもシンガポールに本社を置いています。サムスンはシンガポールでのR&D拠点を拡大し、TSMCからエンジニアを引き抜いています。同時に、AI半導体設計企業のブロードコムと提携し、シリコンフォトニクス技術の商業化を推進しています。
サムスンは、シリコンフォトニクスが大規模ファウンドリー顧客獲得の鍵となると考えている。これは、2.5Dや3Dといった先端パッケージング市場において、サムスンがTSMCに遅れをとっている現状を打破する切り札となる可能性があるからだ。業界関係者は、シリコンフォトニクスの市場ポテンシャルを踏まえ、サムスンはこれを「ファウンドリー市場のHBM（Hardware-Based Modeling：半導体産業オブザーバー）」と位置付けていると予測している。
ある半導体業界関係者は、「サムスン電子がCPOの商用化時期を2027年と発表したため、TSMCとの真の競争はその時点から始まるだろう」と説明した。さらに、「ファウンドリー市場における真剣勝負の舞台は、シリコンフォトニクス技術が個々のチップに適用される2030年になるだろう」と付け加えた。
（出典：半導体産業オブザーバー、hankyungからの翻訳）
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