Belangrijkste punten van de redactie
- Fotonische chips vervoeren data als lichtpulsen door waveguides in plaats van elektronen door koperdraad; lasers, modulators en fotodetectoren zijn de bouwstenen op het silicium.
- De ‘koperen muur’ is bereikt: bij 224 Gbps per lane halen kopersignalen amper één meter bereik, en interconnects slokten in 2025 al bijna 30 procent van het vermogen van AI-clusters op.
- Co-packaged optics (CPO) is de eerste commerciële doorbraak: de optische engine zit naast de chip in dezelfde package en verlaagt het verbruik van circa 15–20 pJ/bit naar onder 5 pJ/bit.
- Pluggable optische modules (800G naar 1.6T en verder) zijn volwassen en commercieel; CPO staat in 2026 nog aan het begin van de curve en schaalt pas rond 2028–2030 breed op.
- Echt optisch rekenen — matrixvermenigvuldigingen uitvoeren met licht — werkt in laboratoria, maar een fotonische CPU voor de desktop blijft ver weg: reken op 2030 of later.
Photonic chips: rekenen met licht in plaats van elektronen
Al ruim vijftig jaar loopt alle dataverkeer in een computer via elektronen door koperen banen. Dat begint te kraken: AI-datacenters groeien richting clusters met honderdduizenden GPU’s, en het verplaatsen van data — niet het rekenen zelf — dreigt de grootste energievreter te worden. Photonic chips beloven een radicale uitweg: data vervoeren als lichtpulsen in plaats van elektrische signalen. Dit artikel legt uit hoe silicon photonics werkt, waar de techniek in 2026 staat en wanneer je er als consument iets van merkt.
Hoe een fotonische chip werkt
Een photonic chip — een photonic integrated circuit (PIC) — doet wat een normale chip doet, maar met fotonen. Een laser produceert licht, een modulator zet elektrische data om in lichtpulsen, en een fotodetector zet ze aan de ontvangende kant weer om in elektrische signalen. Het licht reist door waveguides: extreem dunne banen van silicium of siliciumnitride die als lichtbanen fungeren.
Het slimme van silicon photonics is dat al die optische componenten op gewoon silicium worden gefabriceerd — in dezelfde foundries die ook normale processors bakken. Alleen de laser is meestal nog een apart component, omdat silicium van nature slecht licht uitzendt: een III-V-halfgeleider wordt op het silicium gemonteerd of de laserbron wordt extern aangevoerd.
De koperen muur: waarom koper opraakt
De drijvende kracht achter photonic chips is noodzaak. De signaalsnelheid per lane is opgelopen tot 224 Gbps, met 448 Gbps op de roadmap. Bij zulke snelheden haalt een passieve koperen kabel amper één meter bereik; alles daarboven vereist energieverslindende DSP’s en retimers om het signaal gaande te houden.
Dat kost stroom. In 2025 verbruikten interconnects bijna 30 procent van het totale vermogen van AI-clusters — energie die alleen nodig is om data heen en weer te schuiven, niet om ermee te rekenen. Zonder fundamenteel andere dataverplaatsing zouden de schaalwetten van AI-modellen stilvallen.
Licht heeft dat probleem niet. Een optisch signaal in een fiber of waveguide verzwakt vrijwel niet over honderden meters, kent geen elektromagnetische interferentie en genereert nauwelijks warmte. Vandaar de versnelde overstap naar optische engines zo dicht mogelijk bij de chip.
Co-packaged optics: de eerste echte doorbraak
De meest tastbare toepassing in 2026 is co-packaged optics (CPO). Klassieke optische modules zitten aan de rand van een switch, tientallen centimeters koperdraad van de chip verwijderd. Bij CPO zit de optische engine in dezelfde package als de switch- of GPU-silicium: elektronen leggen slechts een fractie van een millimeter af voordat ze in fotonen worden omgezet.
Waar traditionele elektrische interconnects circa 15 tot 20 picojoule per bit (pJ/bit) verbruiken, halen huidige photonic integrated circuits minder dan 5 pJ/bit — een besparing van ruim 70 procent. Tegelijk is de bandbreedtedichtheid vertienvoudigd: van circa 200 Gbps per millimeter chip-rand voor koper naar meer dan 2,5 Tbps per millimeter optisch.
De grote spelers leveren concrete producten. Broadcom zette met de Tomahawk 6-Davisson switch een systeem neer met 102,4 Tbps totale capaciteit op TSMC’s COUPE-platform. NVIDIA lanceerde Quantum-X Photonics voor zijn AI-clusters. Intel integreerde met de Optical Compute Interconnect (OCI) chiplet laser en versterkers op de fotonische die zelf (4 Tbps bidirectioneel), terwijl startups als Ayar Labs en Lightmatter de bandbreedtedichtheid verder opdrijven.
De vier lagen van de optische markt
Niet alles wat ‘fotonisch’ heet, is even ver. Vier lagen:
| Laag | Technologie | Status (2026) | Realistische tijdlijn |
|---|---|---|---|
| 1 | Pluggable transceivers (800G → 1.6T → 3.2T) | Volwassen, hoge volumes | Nu commercieel |
| 2 | Smart copper (AEC/ACC, active electrical cables) | Volwassen, koper’s laatste verzet | 2026+, marges onder druk |
| 3 | Co-packaged optics (CPO) | Vroege commerciële fase | Breede opschaling 2028–2030 |
| 4 | In-package optical I/O (GPU/XPU-chiplets) | Prototypefase, eerste tapeouts | Echte siliciumproducten vanaf 2027+ |
Die nuance telt: wie in 2026 ‘het einde van het kopertijdperk’ roept, heeft het over datacenters waar 1.6T-pluggables de standaard worden. CPO is dit jaar nog geen massaproduct; de supply chain moet nog rijpen.
Optisch rekenen: de onderzoeksgrens
Naast datatransport is er een tweede verhaal: optical computing, oftewel rekenen mét licht. Licht heeft eigenschappen die wiskundige operaties ‘gratis’ uitvoeren: interferentie en diffractie kunnen matrix-vector-vermenigvuldigingen — de kernbewerking van neurale netwerken — uitvoeren als bijproduct van lichtvoortplanting, met een energie-efficiëntie die ordes van grootte beter kan zijn dan digitaal rekenen.
In 2026 zijn de onderzoeksresultaten concreet maar smal. In juli demonstreerden onderzoekers een silicium-fotonische chip met een geïntegreerde reservoir computer die een vervormd 28 Gbps glasvezelsignaal in realtime egaliseerde, zonder het signaal te bufferen of te vertragen. In september toonden NTT en partners programmeerbare fotonische processors die over 1.300 kilometer modale dispersie corrigeerden, waardoor minder digitale nabewerking nodig was.
Die experimenten tonen signaalverwerking in het optische domein, geen general-purpose fotonische computer. Programmeerbaarheid, precisie (analoge optische berekeningen zijn inherent minder exact dan digitale) en geheugenintegratie zijn nog open onderzoeksproblemen. Een fotonische processor die een besturingssysteem draait, is pure toekomstmuziek.
Wanneer merkt de consument er iets van?
Voor desktop-pc’s, laptops en gaming-hardware is het eerlijke antwoord: voorlopig niet. De economische logica van silicon photonics werkt pas bij bandbreedtes en afstanden waar koper faalt — honderden gigabits over meters tot kilometers. Binnen een moederbord, waar afstanden centimeters zijn, is er geen businesscase.
De realistische tijdlijn: 2026–2027 pluggable 1.6T-modules worden standaard in AI-datacenters, eerste CPO-pilots bij hyperscalers. 2027–2028 in-package optical I/O bereikt echte siliciumproducten bij GPU-ontwerpers. 2028–2030 CPO schaalt breed op. 2030+ pas als de technologie volwassen en goedkoop is, kan optische I/O doorsijpelen naar workstations — een volledig fotonische consumentenprocessor ligt, als die er ooit komt, nog verder weg.
Indirect profiteer je wel eerder: elke watt die een datacenter bespaart op interconnects gaat naar rekenkracht, wat AI-diensten sneller en goedkoper maakt.
Oordeel: praktisch koopadvies
Photonic chips zijn geen marketingterm maar een noodzakelijke architectuuromslag: de fysica van 224 Gbps-signalen heeft koper in datacenters definitief ingehaald, en silicon photonics levert de bewezen uitweg — minder dan 5 pJ/bit tegen 15–20 pJ/bit voor koper. Als je vandaag hardware koopt, hoef je er echter niets mee: er bestaan geen fotonische CPU’s, GPU’s of moederborden voor consumenten, en die komen er dit decennium vrijwel zeker niet.
Als je belegt of met infrastructuur werkt: pluggable modules (800G/1.6T) zijn de volwassen laag; CPO is de groeilaag met de grootste timingonzekerheid. Voor wie gewoon een pc bouwt: koop op de specs van vandaag — koperen PCIe, DDR en Ethernet domineren het consumentendomein nog jaren. De lichtrevolutie begint in het datacenter; jouw bureau is pas veel later aan de beurt.