AI コンピューティング能力の世界的な波が急増する中、{0}通信ネットワークの「血管」である光ファイバー-は前例のない需要に見舞われています。しかし、業界チェーン全体は、現在では極めて希少な商品である、一見目立たないガラス棒によってボトルネックになっています。光ファイバー母材の価格は高騰しており、最高値は550％に迫る勢いだ。この材料の入手が難しいのはなぜですか?
最近、AI コンピューティング需要の爆発的増加と世界的なサプライチェーン再構築により、光ファイバーおよびケーブル業界は「量と価格が同時に上昇する」好況サイクルに入り、企業の注文は満杯となっています。しかし、光ファイバーおよびケーブル会社における容量拡張の最大のボトルネックは、一般に「プリフォームロッド」として知られる光ファイバープリフォームです。旺盛な需要に応え、国内大手各社は自社の研究開発やプリフォームの生産拡大を加速している。
1. プリフォームロッドの不足: なぜ業界のボトルネックになっているのでしょうか?
世界的な光ファイバーの供給に対する直接的な制約は、一般に「プリフォーム ロッド」と呼ばれる上流の材料である光ファイバーのプリフォームであることが理解されています。{0}プリフォームは高純度石英ガラスの円筒形ロッドであり、中心部分（コアロッド、コア層とも呼ばれる）は屈折率の高いガラス材料で作られ、外層（クラッド層）は屈折率の低いガラスで作られています。光ファイバー製造の「母」であるプリフォームロッドは、直径が数十ミリメートルから210mm、長さが1メートルから数メートルに及びます。単一のプリフォームロッドから数千キロメートルの光ファイバーを製造できます。原材料の純度や品質、技術や製造プロセスの精度によって、完成したプリフォームの品質は大きく異なります。プリフォームの品質は、純度、引張強度、実効屈折率、減衰量など、得られる光ファイバの品質や特性に大きく影響します。プリフォームは光ファイバー産業チェーンの利益分配の約 70% を占めており、ファイバーの 20%、ケーブルの 10% をはるかに上回っています。以前は、外国の技術が締め付ける材料でもありました。
業界では、プリフォームを A、B、C の 3 つのカテゴリに分類しています。現在、最も人気のあるプリフォーム製品は「A2 光ファイバー プリフォーム」です。これにより、強い曲げ耐性を備えたファイバーが得られ、AI インフラストラクチャや家庭用ファイバー アプリケーションで広く使用されています。-
ハイエンド カテゴリである A2 プリフォームの需要は爆発的に増加しており、平均価格は昨年初めと比べて 550% 近く急騰しています。-データによると、A2 プリフォームの見積もりは、2025 年初頭の等価ファイバー 1 キロメートルあたり 22 ～ 30 元から、2026 年半ばには等価ファイバー 1 キロメートルあたり 160 元に上昇し、550% 近く増加しました。
2. プロセスの暗号化: 光ファイバ母材の主流の製造技術
コアロッドの製作
光ファイバプリフォームのコアロッドを製造する一般的な方法は、次の 2 つのカテゴリに分類されます。
-チューブ内法（改良化学気相成長法（MCVD）やプラズマ化学気相成長法（PCVD）など）。
外側-チューブ法（外側蒸着（OVD）や軸方向蒸着（VAD）など）。
改良化学蒸着 (MCVD)
MCVD では、キャリア ガスとして超純酸素を使用し、塩化シリコンなどの原料や塩化セリウムなどのドーパントを、回転し加熱された石英ライナー チューブ (1400 ～ 1600 度) に供給します。反応物は化学反応を受けて、SiO₂ 酸化物のようなすす-を生成し、これがライナーチューブの内壁に堆積し、加熱によって焼結されて透明なガラス層になります。
プラズマ化学蒸着 (PCVD)
PCVD は基本的に MCVD と似ていますが、外部熱源を使用する代わりに、マイクロ波キャビティがプラズマを生成して反応に熱を提供します。原料は石英ガラスライナーチューブに導入されます。マイクロ波がチューブ内に結合し、反応ガスを励起してプラズマ状態にします。この反応により、ライナー チューブの内面にガラス層が堆積します。十分なガラス層が堆積された後、ライナーチューブが熱源で加熱され、コアロッドとなる固体のプリフォームに潰されます。
外部蒸着 (OVD)
OVD では、原料 (主に SiCl4 とドーパント GeCl4) がガスとして水素酸素バーナーに供給されます。これらは酸水素炎中で加水分解して SiO2 やその他の生成物を形成し、それらはすすとして存在し、連続回転するセラミックターゲットロッド上に堆積します。所望のサイズを達成するために複数のパスを経た後、多孔質プリフォームがターゲットロッドから除去され、多孔質コアロッドが得られる。 OVD を使用してプリフォームのコア層を製造したり、他のコアロッド製造方法と組み合わせて外側クラッドを製造したりできます。
軸方向蒸着 (VAD)
VAD は基本的に OVD と似ていますが、ターゲット ロッドの外面に半径方向に堆積が行われるのではなく、シード クォーツ ロッドの先端に軸方向に堆積が行われる点が異なります。
プリフォーム用石英ライナーチューブおよびスリーブの製造
石英ライナーチューブは、MCVD や PCVD などのチューブ内プロセスで堆積基板として使用されます。内側クラッドとコア材料は石英ライナー チューブの内側に順次堆積され、その後プリフォーム ロッドに潰されます。石英ライナーチューブは外側クラッドの一部になります。
コアロッドをスリーブチューブに挿入し、それらを最終的な光ファイバプリフォームに潰すプロセスは、スリーブ法 (RIC またはロッドインシリンダー) と呼ばれます。石英スリーブは線引き中に光ファイバーの一部となるため、寸法精度、純度、品質に関する厳しい要件を満たさなければなりません。
プリフォーム用の石英ライナーとスリーブの製造では、国際的には OVD プロセスが主流の技術ですが、国内 (中国) では PSOD (Plasma Soot Outside Deposition) プロセスが使用されています。
外部蒸着 (OVD)
OVD は外部化学蒸着プロセスであり、コア ロッドの直接製造や、重要なことに外側クラッドの蒸着技術など、幅広い用途に使用できます。外側クラッドの場合、OVD はコア ロッド上に外層を直接堆積してプリフォームを製造することも、後で MCVD または PCVD コアロッド製造のライナーとして、または RIT または RIC プロセスでコア ロッドに適合するスリーブとして使用するために、石英ライナー チューブを独立して (コア ロッドなしで) 製造することもできます。
高周波プラズマ固体外部堆積 (PSOD)
PSOD プロセスでは、高周波誘導結合プラズマを使用して空気をイオン化し、天然の石英砂を溶かして中央のチューブに堆積させるプラズマ炎を生成します。蒸着後、得られた粗ブランクを冷間機械加工して、正確な寸法の中空スリーブを形成します。このスリーブは外側のクラッドとして機能します。これは、適切な形状とサイズのコアロッドと一致し、次に RIC (ロッドインシリンダー) 技術によって処理されて大直径の光ファイバープリフォームが形成され、その後ファイバーに線引きされます。ファイバーの品質を確保するには、PSOD 中の珪砂の溶解品質、不純物含有量、および石英製品の冷間加工の精度がすべて重要です。