Il mondo dei semiconduttori sta attraversando una fase di cambiamento radicale a causa dell'intelligenza artificiale. Con l'aumento esponenziale della capacità di calcolo per addestrare i modelli linguistici, sono nate delle nuove tecnologie che si sono poste come obiettivo quello di superare i limiti dell'elettronica tradizionale. Tra queste, una delle più promettenti è rappresentata dai chip fotonici. Si tratta di dispositivi che per trasportare ed elaborare informazioni non utilizzano gli elettroni, bensì la luce.
Da decenni la fotonica è al centro di numerose ricerche, ma si deve all'intelligenza artificiale la trasformazione di questa tecnologia da sperimentale a potenziale protagonista della prossima rivoluzione nell'industria dei chip. In questo periodo, startup e grandi aziende stanno investendo fior di miliardi per sviluppare i chip fotonici.
A muovere le inziative di queste entità c'è la ferma convinzione che la grande richiesta di energia derivante dall'alimentazione delle infrastrutture AI possa passare attraverso lo sviluppo dei chip fotonici, in grado anche di risolvere il problema della dissipazione di calore e dei limiti di performance.
Chip fotonici: cosa sono e perché possono sostituire l'elettricità
Per comprendere il funzionamento dei chip fotonici, bisogna partire da quello dei semiconduttori tradizionali. Questi ultimi muovono elettroni attraverso miliardi di transistor incisi sul silicio per elaborare le informazioni. Ogni operazione di questo tipo richiede corrente elettrica, generando inevitabilmente calore. Con i modelli di intelligenza artificiale che diventano sempre più complessi, i processori e il processo di raffreddamento dei data center hanno bisogno di una quantità di energia sempre maggiore.
L'approccio dei chip fotonici è completamente diverso. Qui non vengono usati gli elettroni per produrre energia, ma i fotoni, ossia le particelle elementari della luce. In pratica, minuscole guide d'onda ottiche realizzate sul silicio trasmettono le informazioni, mentre interferometri, modulatori e altri componenti ottici integrati le elaborano. In tal caso, non c'è una resistenza elettrica tipica dei circuiti tradizionali, con il grande vantaggio rappresentato dalla velocità della luce. I fotoni sono in grado di trasportare una quantità enorme di dati con consumi energetici molto inferiori e una quantità di calore prodotta di gran lunga più contenuta. In questo modo, i carichi di lavoro dell'intelligenza artificiale possono essere gestiti in maniera più efficace ed efficiente.
Tuttavia, è impensabile che i chip fotonici sostituiscano nel breve periodo quelli elettronici. Oggi, infatti, sono sviluppate piattaforme ibride, dove la luce viene utilizzata per le operazioni più intensive dal punto di vista computazionale, mentre l'elettronica continua a gestire memoria, logica di controllo e altre funzioni. In pratica, il futuro dei processori AI potrebbe essere rappresentato da sistemi nei quali fotonica ed elettronica collaborano all'interno dello stesso chip.
In ogni caso, secondo le stime di settore, la sola presenza dei semiconduttori fotonici farebbero risparmiare nei prossimi anni miliardi di dollari alle grandi aziende tecnologiche che stanno investendo massicciamente nelle infrastrutture legate all'intelligenza artificiale.
Le società quotate che puntano sulla fotonica
Lo sviluppo dei chip fotonici coinvolge un numero crescente di società quotate, anche se molte delle innovazioni più avanzate provengono ancora da startup private.
Tra le aziende più esposte figura
Nvidia, che considera la fotonica uno degli elementi fondamentali per la prossima generazione di infrastrutture AI. Nel 2025 il gruppo ha presentato la piattaforma
Spectrum-X Photonics, basata su connessioni ottiche integrate tra GPU e switch di rete, con l'obiettivo di ridurre drasticamente consumi e latenza nei data center. Pur non trattandosi ancora di un processore completamente fotonico, rappresenta uno dei primi esempi di integrazione commerciale della fotonica nelle infrastrutture per l'intelligenza artificiale.
Anche Advanced Micro Devices (AMD) sta investendo in questa direzione. L'acquisizione di Enosemi, società specializzata nella fotonica su silicio, testimonia l'intenzione del gruppo di sviluppare interconnessioni ottiche per acceleratori AI e sistemi ad alte prestazioni. L'obiettivo è superare uno dei principali colli di bottiglia dell'attuale architettura dei data center: il trasferimento dei dati tra processori, memoria e dispositivi di rete.
Un ruolo importante è ricoperto anche da Intel, che lavora da oltre quindici anni sulla cosiddetta silicon photonics. L'azienda è stata una delle prime a commercializzare transceiver ottici per data center e oggi sta sviluppando soluzioni che permettono di portare la comunicazione ottica sempre più vicino ai processori. Intel non ha ancora presentato una CPU fotonica, ma possiede uno dei portafogli tecnologici più avanzati nel settore.
Tra le società specializzate spicca Lumentum Holdings, leader mondiale nei componenti ottici utilizzati nelle telecomunicazioni, nei data center e nelle applicazioni industriali. L'azienda non produce processori AI, però fornisce numerosi componenti fondamentali per la realizzazione delle future infrastrutture fotoniche.
Un'altra realtà quotata da seguire è Coherent Corp., nata dalla fusione tra II-VI Incorporated e Coherent. Il gruppo produce laser, semiconduttori composti, materiali avanzati e componenti fotonici utilizzati nelle comunicazioni ottiche e nei sistemi per l'intelligenza artificiale. Con la crescita dei data center AI, la domanda per le sue tecnologie è destinata ad aumentare.