Pe măsură ce valul global de putere de calcul AI crește, fibrele optice-„vasele de sânge” ale rețelelor de comunicații-se confruntă cu o cerere fără precedent. Totuși, întregul lanț al industriei este blocat de o baghetă de sticlă aparent neobservată, acum o marfă extrem de rară. Prețurile preformelor din fibră optică au crescut, cea mai mare creștere apropiindu-se de 550%. Ce face acest material atât de greu de găsit?
Recent, determinată de explozia cererii de calcul AI și de restructurarea lanțului global de aprovizionare, industria fibrelor optice și a cablurilor a intrat într-un ciclu de boom de „creștere a volumului și a prețurilor împreună”, cu carnetele de comenzi ale companiilor pline. Cu toate acestea, cel mai mare blocaj pentru extinderea capacității în companiile de fibră optică și cablu este preforma de fibră optică, cunoscută în mod obișnuit ca „tijă de preforme”. Ca răspuns la cererea puternică, principalii jucători autohtoni își accelerează propria cercetare și dezvoltare și extinderea producției de preforme.
1. Lipsa de tije preforme: de ce a devenit gâtul industriei?
Se înțelege că constrângerea directă asupra furnizării globale de fibre optice este materialul din amonte-preforma de fibră optică, numită în mod obișnuit „tijă de preforme”. Preforma este o tijă cilindrică din sticlă de cuarț de înaltă puritate-, cu o parte centrală (tija de miez, numită și stratul de miez) din material din sticlă cu un indice de refracție mai mare și un strat exterior (stratul de placare) din sticlă cu un indice de refracție mai mic. Fiind „mama” producției de fibre optice, diametrul tijei preformei variază de la câteva zeci de milimetri până la 210 mm, iar lungimea de la unu la câțiva metri. O singură tijă de preformă poate produce mii de kilometri de fibră optică. În funcție de puritatea și calitatea materiilor prime, de precizia tehnologiei și a procesului de producție, calitatea preformei finite variază semnificativ. Calitatea preformei afectează foarte mult calitatea și caracteristicile fibrei optice rezultate, cum ar fi puritatea, rezistența la tracțiune, indicele de refracție efectiv și atenuarea. Preforma reprezintă aproximativ 70% din distribuția profitului în lanțul industriei fibrei optice, cu mult mai mare decât 20% pentru fibre și 10% pentru cablu; anterior, era, de asemenea, un material în care tehnologia străină deținea o stăpânire.
Industria clasifică preformele în trei categorii: A, B și C. În prezent, cel mai căutat produs de preforme-după este „preforma de fibră optică A2”, care produce fibră cu rezistență puternică la îndoire, utilizată pe scară largă în infrastructura AI și aplicațiile de fibre-la-{-de acasă.
Cererea de preforme A2, o categorie-de vârf, a explodat, prețurile medii crescând cu aproape 550% față de începutul anului trecut. Datele arată că prețurile de preforme A2 au crescut de la 22–30 de yuani pe kilometru echivalent de fibră la începutul lui 2025 la 160 de yuani pe kilometru echivalent de fibră la mijlocul anului 2026, o creștere de aproape 550%.
2. Decriptarea proceselor: Tehnologii de producție obișnuite pentru preforme de fibră optică
Fabricarea tijei de miez
Metodele tipice pentru fabricarea tijei de miez a unei preforme de fibră optică se împart în două categorii:
Metode în interiorul-tuburilor, inclusiv depunerea de vapori chimici modificat (MCVD) și depunerea de vapori chimici cu plasmă (PCVD);
Metode din exterior-tubului, inclusiv depunerea de vapori în exterior (OVD) și depunerea axială de vapori (VAD).
Depunerea chimică în vapori modificată (MCVD)
MCVD utilizează oxigen ultra-pur ca gaz purtător pentru a alimenta materii prime, cum ar fi clorura de siliciu și dopanți, cum ar fi clorura de ceriu, într-un tub de căptușeală de cuarț rotativ și încălzit (1400–1600 de grade ). Reactivii trec printr-o reacție chimică pentru a produce funingine-ca oxid de SiO₂, care se depune pe peretele interior al tubului de căptușeală și este apoi sinterizat într-un strat de sticlă transparentă prin încălzire.
Depunere de vapori chimici din plasmă (PCVD)
PCVD este fundamental similar cu MCVD, dar în loc să folosească o sursă de căldură externă, o cavitate cu microunde generează plasmă pentru a furniza căldura pentru reacție. Materiile prime sunt introduse într-un tub de căptușeală din sticlă de cuarț; microundele se cuplează în tub, excitând gazele de reacție într-o stare de plasmă. Reacția depune un strat de sticlă pe suprafața interioară a tubului de căptușeală. După ce au fost depuse suficiente straturi de sticlă, tubul de căptușeală este încălzit într-o sursă de căldură și prăbușit într-o preformă solidă, care devine tija de miez.
Depunerea de vapori în exterior (OVD)
În OVD, materiile prime (în principal SiCl₄ și dopantul GeCl₄) sunt alimentate sub formă de gaze într-un arzător cu hidrogen-oxigen. Ele hidrolizează în flacăra de oxi-hidrogen pentru a forma SiO₂ și alte produse, care există sub formă de funingine și se depun pe o tijă ceramică care se rotește continuu. După treceri multiple pentru a obține dimensiunea dorită, preforma poroasă este îndepărtată din tija țintă, obținând o tijă de miez poroasă. OVD poate fi utilizat pentru a fabrica stratul de miez al preformei sau combinat cu alte metode de fabricare a tijei de miez pentru a produce placarea exterioară.
Depunere axială de vapori (VAD)
VAD este fundamental similar cu OVD, cu excepția faptului că depunerea nu are loc radial pe suprafața exterioară a unei tije țintă, ci axial pe vârful unei tije de cuarț semințe.
Fabricarea tuburilor de căptușeală și manșoane de cuarț pentru preforme
Un tub de căptușeală de cuarț este utilizat ca substrat de depunere în procesele din interiorul tubului, cum ar fi MCVD și PCVD. Materialul de placare interioară și miezul sunt depuse secvenţial în interiorul tubului de căptușeală de cuarț, care este apoi prăbușit într-o tijă de preformă; tubul de căptușeală de cuarț devine parte din placarea exterioară.
Procesul de inserare a unei tije de miez într-un tub manșon și de a le prăbuși în preforma finală de fibră optică se numește metoda de manșonare (RIC sau tijă în cilindru). Manșoanele de cuarț devin parte a fibrei optice în timpul tragerii, așa că trebuie să îndeplinească cerințe stricte de precizie dimensională, puritate și calitate.
Pentru fabricarea de căptușeli și manșoane de cuarț pentru preforme, tehnologia principală la nivel internațional este procesul OVD, în timp ce pe plan intern (China) este utilizat procesul PSOD (Plasma Soot Outside Deposition).
Depunerea de vapori în exterior (OVD)
OVD este un proces de depunere chimică externă în vapori cu aplicații largi, inclusiv producția directă de tije de miez și, mai important, ca tehnică de depunere a stratului exterior. Pentru placarea exterioară, OVD poate fie să depună straturi exterioare direct pe o tijă de miez pentru a produce o preformă, fie poate produce tuburi de căptușeală de cuarț în mod independent (fără o tijă de miez) pentru utilizare ulterioară ca căptușeli în fabricarea tijei de miez MCVD sau PCVD sau ca manșoane asortate cu o tijă de miez în procesele RIT sau RIC.
Depunerea solidă exterioară cu plasmă de înaltă frecvență (PSOD)
Procesul PSOD utilizează o plasmă cuplată inductiv de înaltă frecvență pentru a ioniza aerul, generând o flacără de plasmă care topește nisipul natural de cuarț și îl depune într-un tub central. După depunere, semifabricatul brut rezultat este prelucrat la rece într-un manșon gol cu dimensiuni precise. Acest manșon servește drept placare exterioară; este asortată cu o tijă de miez de geometrie și dimensiune corespunzătoare, apoi procesată prin tehnica RIC (tijă în cilindru) pentru a forma o preformă de fibră optică de diametru mare, care este apoi trasă în fibră. Pentru a asigura calitatea fibrei, calitatea de topire a nisipului de cuarț în timpul PSOD, conținutul de impurități și precizia prelucrării la rece a produsului de cuarț sunt toate critice.