GlobalFoundries übernimmt AMF und baut seine Führungsposition bei Siliziumphotonik für KI-Rechenzentren aus

KI-Datenübertragung mit Licht: GlobalFoundries integriert AMF aus Singapur

GlobalFoundries hat das in Singapur ansässige Unternehmen Advanced Micro Foundry übernommen, einen Spezialisten für Siliziumphotonik. Damit rückt optische Technologie ins Zentrum der KI-Infrastruktur. Die finanziellen Details der Übernahme wurden nicht bekannt gegeben. Sie vereint AMFs mehr als 15-jährige Erfahrung in der Photonikfertigung und sein geistiges Eigentum mit der globalen Präsenz von GlobalFoundries. Die Unternehmensführungen erklären, dass der Zusammenschluss gemessen am Umsatz die größte reine Siliziumphotonik-Auftragsfertigung schafft. Sie soll Kunden aus den Bereichen KI-Rechenzentren, Hochgeschwindigkeitskommunikation, Sensorik und aufkommende Quantensysteme bedienen. Zur Übernahme gehören außerdem eine neue Forschungspartnerschaft in Singapur mit der Agentur für Wissenschaft, Technologie und Forschung (A*STAR) sowie Pläne für ein Kompetenzzentrum für Siliziumphotonik. Der Schwerpunkt liegt auf Materialien der nächsten Generation und Verbindungen mit 400 Gigabit pro Sekunde.

Bei der Siliziumphotonik werden lichtbasierte Komponenten wie Wellenleiter und Modulatoren neben herkömmlicher Elektronik auf Silizium integriert. Für viele Datenverbindungen über kurze und lange Distanzen ersetzt sie Kupferleitungen durch Glasfasern und integrierte Optik. Das senkt Stromverbrauch und Wärmeentwicklung und ermöglicht eine deutlich höhere Bandbreite zwischen Servern, Beschleunigerracks und Speichersystemen. Da KI-Trainingscluster innerhalb von Rechenzentren inzwischen stündlich Petabytes an Daten übertragen und Kupferverbindungen an ihre physikalischen Grenzen stoßen, haben optische Übertragungswege für die Branche hohe Priorität.

Warum Siliziumphotonik für KI und moderne Netzwerke wichtig ist

Moderne KI stützt sich auf riesige Netzwerke aus GPUs, kundenspezifischen Beschleunigern und Hochgeschwindigkeitsspeichern. Die Datenübertragung zwischen diesen Komponenten beansprucht oft einen großen Teil des Strombudgets und bestimmt maßgeblich die Leistung. Kupferkabel und elektrische SerDes-Verbindungen verlieren bei hohen Frequenzen und über größere Entfernungen an Signalstärke. Dadurch werden Repeater und höhere Spannungshübe erforderlich, was Energieverbrauch und Latenz erhöht. Optische Verbindungen übertragen Daten als Licht. Es legt lange Strecken mit minimalen Verlusten und geringem Übersprechen zurück und benötigt pro Bit deutlich weniger Energie.

Bei der Siliziumphotonik werden optische Funktionen gemeinsam mit Steuerelektronik auf einem Siliziumwafer integriert. Auftragsfertiger stellen Wellenleiter her, die Licht führen, Modulatoren, die Daten codieren, sowie Fotodetektoren, die Licht wieder in elektrische Signale umwandeln. Integrierte Lösungen ersetzen einzelne Transceivermodule durch kleinere, kühlere und oft kostengünstigere optische Engines. Das Ergebnis sind ein höherer Datendurchsatz pro Rack, geringerer Kühlbedarf und eine höhere Zuverlässigkeit in Hyperscale-Rechenzentren und Telekommunikationsnetzen.

Die Technologie ist zudem vielseitig. Sie ermöglicht steckbare Transceiver, mit denen sich vorhandene Switches aufrüsten lassen, und gemeinsam verpackte Optik, bei der optische Engines direkt neben dem Switch- oder Beschleunigerchip in einem einzigen Gehäuse sitzen. Gemeinsam verpackte Optik verkürzt den elektrischen Signalweg im Gehäuse auf wenige Millimeter; für längere Strecken kommen anschließend Glasfasern zum Einsatz. Dieses Design verbessert Energieeffizienz und Signalintegrität, wenn die Verbindungsgeschwindigkeiten von 400G auf 800G und darüber hinaus steigen.

Was die AMF-Übernahme GlobalFoundries bringt

Advanced Micro Foundry gilt als erste spezialisierte Auftragsfertigung für Siliziumphotonik. Das Unternehmen wurde 2017 aus dem Institute of Microelectronics der Forschungsagentur A*STAR in Singapur ausgegründet und bietet Kunden aus den Bereichen Telekommunikation, Rechenzentren, LiDAR und Sensorik Fertigung, Prototypenentwicklung und Tests. AMF beschäftigt rund 250 Mitarbeiter und bedient von einer Fertigungsplattform für 200-Millimeter-Wafer aus Kunden weltweit. Mit steigenden Stückzahlen soll die Produktion auf 300-Millimeter-Wafer ausgeweitet werden.

Mit der Übernahme von AMF erhält GlobalFoundries ausgereifte Prozessdesign-Kits, Bauelementbibliotheken und ein Team mit umfassender Erfahrung bei der Integration und Prüfung photonischer Bauelemente. Das Unternehmen kann damit auf die Nachfrage in der optischen Fernkommunikation, bei Verbindungen innerhalb von Rechenzentren und in Spezialmärkten wie Fahrzeugsensorik und Quantenphotonik reagieren. Durch die größere gemeinsame Fertigungskapazität können Kunden zudem aus mehreren Regionen beziehen und eine Zweitquelle qualifizieren. Das verringert Versorgungsrisiken bei kritischen Infrastrukturprojekten.

GlobalFoundries erklärte, seine bestehenden Siliziumphotonik-Kapazitäten in den USA würden durch die Fertigung in Singapur ergänzt, um Kunden weltweit zu beliefern. Ziel sei es, die Markteinführung optischer Transceiver, gemeinsam verpackter Optik und integrierter photonischer Lösungen zu beschleunigen, die den steigenden Bandbreiten- und Effizienzanforderungen von KI- und Cloud-Anbietern gerecht werden.

Neues Forschungs- und Entwicklungszentrum in Singapur und langfristige Partnerschaft mit A*STAR

GlobalFoundries plant in Singapur ein Kompetenzzentrum für Siliziumphotonik, das gemeinsam mit A*STAR Materialien und Bauelemente für Verbindungen mit 400 Gigabit pro Sekunde und mehr erforschen soll. Dieser Geschwindigkeitsmaßstab passt zu den aktuellen Zyklen in Rechenzentren: 400G und 800G sind die gängigen Bausteine für die Verbindung von Switches und Servern, und die Betreiber prüfen bereits Module der nächsten Generation.

Das Unternehmen erklärte, die Forschungs- und Entwicklungsarbeit in Singapur werde direkt in seine Photonikplattform und Produktplanung einfließen. Singapurs frühe Investitionen in Photonik- und Quantenforschung sowie seine bereits vorhandenen Fachkräfte im Halbleiterbereich machen den Standort zu einer praktischen Wahl, um die Fertigung auszubauen und zugleich die Bauelementphysik und Prozessinnovationen voranzutreiben. GlobalFoundries beschäftigt in Singapur rund 3.800 Mitarbeiter an mehreren Fabriken. Diese Basis erleichtert den Übergang von Ergebnissen aus dem Labor in die Produktion.

Der Schritt zeigt auch, wie öffentliche Forschung in kommerzielle Fähigkeiten münden kann. AMFs Ursprünge im Institute of Microelectronics von A*STAR veranschaulichen den Weg von der akademischen Forschung zu Lösungen im industriellen Maßstab. Die neue Zusammenarbeit soll diesen Weg für künftige photonische Plattformen verkürzen, darunter auch neue Materialien für höhere Geschwindigkeiten, geringere Verluste und energieeffizientere optische Verbindungen.

Stimmen aus den Unternehmen

GlobalFoundries-Chef Tim Breen bezeichnete Siliziumphotonik als zentrale Voraussetzung für die heutige und künftige KI-Infrastruktur. Das Unternehmen werde AMFs Kapazitäten und Fachwissen nutzen, um seine Produktplanung für optische Lösungen auszubauen, die den Stromverbrauch senken und den Datendurchsatz in Rechenzentren sowie über Weitverkehrsnetze erhöhen.

Siliziumphotonik ist für die KI-Infrastruktur unverzichtbar. Wenn Daten schneller übertragen werden und Arbeitslasten komplexer werden, ist die Fähigkeit, Informationen schneller, präziser und energieeffizienter zu bewegen, heute eine grundlegende Voraussetzung für KI-Rechenzentren und moderne Telekommunikationsnetze.

AMF-Chef Jagadish CV hob die gute Ergänzung der beiden Unternehmen und das Potenzial hervor, mit einem breiteren Portfolio weitere Märkte zu erreichen.

AMF und GF verbindet die gemeinsame Vision, durch Innovation und enge Kundenpartnerschaften differenzierte Lösungen zu entwickeln. Unsere Technologieportfolios ergänzen sich. Wir freuen uns darauf, Siliziumphotonik für ein breiteres Spektrum an Märkten und Kunden weiterzuentwickeln.

Wie dieser Wandel in den weltweiten Wettlauf um optische Verbindungen passt

Optische Verbindungen sind in der gesamten Branche zu einem strategischen Schwerpunkt geworden. Chiphersteller für Netzwerke und Hyperscale-Betreiber treiben steckbare und gemeinsam verpackte Optik voran, um mit den Anforderungen von KI-Clustern Schritt zu halten. Unternehmen wie Nvidia haben mit führenden Auftragsfertigern daran gearbeitet, Netzwerkchips mit optischen Verbindungen in einem Gehäuse zu kombinieren. Venture-Capital-finanzierte Unternehmen wie Ayar Labs, Celestial AI und Lightmatter entwickeln optische Chip-zu-Chip-Verbindungen; einige nutzen GlobalFoundries für die Fertigung. Im Bereich Quantencomputing arbeitet GlobalFoundries mit PsiQuantum an photonischen Chips für große Quantensysteme.

Zusätzliche Kapazitäten in Singapur, neben den bestehenden Standorten in den USA und Europa, verschaffen GlobalFoundries eine diversifizierte Fertigungsbasis. Das hilft Cloud-Anbietern und Telekommunikationsunternehmen, die kritische Komponenten aus mehreren Regionen beziehen wollen. Zugleich stärkt es Singapurs Rolle als Zentrum für Entwicklung, Fertigung und Prüfung von Siliziumphotonik, deren Einsatz sich in Datenkommunikation, Sensorik und Computing ausweitet.

Die Übernahme knüpft außerdem an die langjährige Verbindung zwischen GlobalFoundries und Singapur an. 2010 übernahm das Unternehmen Chartered Semiconductor und baute damit seine Präsenz im Land aus. Mit AMF kommt nun eine Spezialisierung auf Photonik hinzu, die zur aktuellen Investitionswelle in die KI-Infrastruktur passt.

Technologie im Überblick: von der Wafergröße bis zur gemeinsam verpackten Optik

Zwei Aspekte helfen zu erklären, warum dieser Deal die Einführung photonischer Technologien beschleunigen könnte: die Wafergröße und die Gehäuseintegration.

Von 200- auf 300-Millimeter-Wafer

AMF fertigt derzeit auf 200-Millimeter-Wafern. Wenn die Kundennachfrage steigt, plant GlobalFoundries eine Umstellung auf 300-Millimeter-Wafer. Größere Wafer ermöglichen mehr Chips pro Wafer, bessere Skaleneffekte und häufig den Einsatz fortschrittlicherer Anlagen. Eine Siliziumphotonikplattform auf 300-Millimeter-Wafer umzustellen, kann die Kosten pro Funktion senken und höhere Stückzahlen optischer Transceiver und Engines ermöglichen. Der Übergang erfordert eine sorgfältige Übertragung und Qualifizierung der Prozesse, damit die optische Leistung erhalten bleibt. Dazu gehören geringe Ausbreitungsverluste in Wellenleitern und ein gleichmäßiges Verhalten der Modulatoren über alle Wafer hinweg.

Von steckbaren Modulen zu gemeinsam verpackter Optik

Netzwerkgeräte setzen seit Jahrzehnten auf steckbare optische Module, die an der Vorderseite von Switches eingesetzt werden. Sie bleiben wichtig, weil Betreiber damit die Optik aufrüsten können, ohne ganze Systeme auszutauschen. Gemeinsam verpackte Optik bringt eine Veränderung: Die optischen Engines sitzen mit sehr kurzen elektrischen Leitungen auf demselben Substrat wie ein Switch-ASIC oder Beschleuniger. Das verringert Signalverluste, senkt den Stromverbrauch und ermöglicht eine höhere Gesamtbandbreite pro Gehäuse. Die Integration von Photonik und Elektronik auf Ebene der Auftragsfertigung ist eine wichtige Voraussetzung für diese Architektur und ein Schwerpunkt der Produktplanung von GlobalFoundries.

Warum 400G wichtig ist

Moderne Racks in KI-Rechenzentren übertragen Daten über mehrere 100G-Lanes. Ein 400G-Transceiver nutzt typischerweise vier 100G-Lanes, bei 800G sind es doppelt so viele. Zuverlässige 400G- und 800G-Verbindungen mit geringem Stromverbrauch in großem Maßstab sind ein praktischer Zwischenschritt auf dem Weg zu Verbindungen im Terabit-Bereich. Forschung an Materialien, Modulatoren und verlustarmen Wellenleitern für diese Geschwindigkeiten hilft der Branche, die Kosten und den Energieverbrauch pro Bit zu senken. Diese beiden Kennzahlen bestimmen maßgeblich den Entwurf von Netzwerken in Rechenzentren.

Risiken, Integration und worauf es jetzt ankommt

Eine Siliziumphotonikplattform auszubauen ist anspruchsvoll. Die Ausbeute hängt von optischen Verlusten, der Einheitlichkeit der Bauelemente, der Ausrichtung bei der Gehäusemontage und der Testabdeckung ab. Der Wechsel von 200- auf 300-Millimeter-Wafer erfordert eine Prozesskontrolle über mehr Chips hinweg und oft auch über neue Anlagen. Teams und Prozessdesign-Kits müssen sorgfältig integriert werden, damit die Designregeln für Kunden stabil bleiben. Auch die Lieferketten für Laser, Materialien und fortschrittliche Gehäusetechnik müssen mit der Waferproduktion wachsen.

Auch die Zyklen der Kunden bei der Einführung neuer Technologien spielen eine Rolle. Viele Cloud-Betreiber rüsten ihre Optik nach mehrjährigen Zeitplänen auf, die an die Erneuerung von Switchchips und Netzwerkarchitekturen gebunden sind. Ob Kunden von steckbaren Modulen auf gemeinsam verpackte Optik umsteigen, hängt von nachgewiesener Zuverlässigkeit, passenden Servicemodellen und der Möglichkeit ab, Optik vor Ort zu reparieren oder auszutauschen.

Der Wettbewerb ist intensiv. Führende Auftragsfertiger und Anbieter von Netzwerkchips investieren gleichermaßen in optische Verbindungen. Den größten Anteil an den nächsten Switch-Generationen und KI-Clustern werden jene Unternehmen gewinnen, die hohe Fertigungsausbeute, ein ausgereiftes Design-Ökosystem und starke Partnerschaften bei der Gehäuseintegration vereinen.

Auswirkungen auf Singapur und Asiens Chipindustrie

Singapur investiert seit Jahren in Photonik, Quantenforschung und Halbleiterfertigung. Der Halbleitersektor trägt erheblich zum Bruttoinlandsprodukt des Landes bei. Öffentliche Stellen haben Programme zur Stärkung von Chipdesign, fortschrittlicher Gehäusetechnik und Spezialmaterialien aufgelegt. AMFs Weg von einer Ausgründung eines Forschungsinstituts über die Entwicklung zu einem globalen Zulieferer bis hin zur Übernahme durch einen führenden Auftragsfertiger zeigt, wie öffentlich finanzierte Forschung exportfähiges Fachwissen hervorbringen kann.

Das neue Kompetenzzentrum und der Ausbau der Produktion könnten Start-ups und multinationalen Unternehmen zugutekommen, die optische Engines in Asien entwickeln und fertigen wollen und zugleich Zugang zu Auftragsfertigungskapazitäten in Nordamerika und Europa behalten möchten. Singapur ist als neutraler und stabiler Standort attraktiv, wenn es um widerstandsfähigere Lieferketten geht. Für Start-ups aus den Bereichen Photonik, Quanten und Sensorik kann ein einfacherer Zugang zu Prototypen, Pilotserien und dem Hochfahren der Produktion innerhalb desselben Ökosystems die Markteinführung beschleunigen.

Für GlobalFoundries zählt die Kommunikationsinfrastruktur und der Rechenzentrumsbereich bereits zu den am schnellsten wachsenden Geschäftsfeldern. Führungskräfte haben signalisiert, dass Siliziumphotonik noch vor Ende des Jahrzehnts einen Umsatz im Milliardenbereich erreichen könnte, sofern sich die Einführung im bisherigen Tempo fortsetzt. Die Übernahme von AMF und die Partnerschaft mit A*STAR sollen diesen Kurs durch höhere Kapazitäten, schnellere Innovationen und weniger regionale Engpässe unterstützen.

Wichtigste Fakten

• GlobalFoundries hat das in Singapur ansässige Unternehmen Advanced Micro Foundry übernommen, um seine Kapazitäten und Kompetenzen in der Siliziumphotonik auszubauen. Die finanziellen Details wurden nicht bekannt gegeben.
• Der Zusammenschluss positioniert GlobalFoundries gemessen am Umsatz als größte reine Auftragsfertigung für Siliziumphotonik.
• Ein neues Kompetenzzentrum für Siliziumphotonik in Singapur wird mit A*STAR an optischen Technologien für 400G und höhere Geschwindigkeiten arbeiten.
• AMF bringt eine Plattform für 200-Millimeter-Wafer, ausgereifte Prozessdesign-Kits und einen globalen Kundenstamm ein. Die Fertigung soll auf 300-Millimeter-Wafer ausgeweitet werden.
• Siliziumphotonik überträgt Daten mit Licht und senkt im Vergleich zu Kupfer Stromverbrauch und Latenz. Das ist für KI-Rechenzentren und Telekommunikationsnetze entscheidend.
• GlobalFoundries will die Entwicklung von Produkten von steckbaren Transceivern bis hin zu gemeinsam verpackter Optik für Datenkommunikation und Computing beschleunigen.
• Start-ups wie Ayar Labs, Celestial AI und Lightmatter sowie das Quantenunternehmen PsiQuantum sind Teil des breiteren Wandels hin zu optischen Verbindungen.
• Zu den zentralen Herausforderungen zählen Fertigungsausbeute, Prozessübertragung auf größere Wafer, fortschrittliche Gehäusetechnik und die Einführungszyklen der Kunden.