A mesura que l'onada global de potència informàtica d'IA augmenta, les fibres òptiques-els "vasos sanguinis" de les xarxes de comunicació-estan experimentant una demanda sense precedents. Tot i això, tota la cadena de la indústria està envoltada per una vareta de vidre aparentment discreta, ara una mercaderia molt escassa. Els preus de les preformes de fibra òptica s'han disparat, amb l'augment més alt que s'acosta al 550%. Què fa que aquest material sigui tan difícil d'aconseguir?
Recentment, impulsada per l'explosió de la demanda informàtica d'IA i la reestructuració de la cadena de subministrament global, la indústria de la fibra òptica i el cable ha entrat en un cicle d'auge d'"augment de volum i preu conjuntament", amb els llibres de comandes de les empreses plens. Tanmateix, el coll d'ampolla més gran per a l'expansió de la capacitat a les empreses de fibra òptica i cable és la preforma de fibra òptica, comunament coneguda com a "vareta de preforma". En resposta a la forta demanda, els principals actors nacionals estan accelerant la seva pròpia R+D i l'expansió de la producció de preformes.
1. Falta de barres de preforma: per què s'ha convertit en el coll d'ampolla de la indústria?
S'entén que la limitació directa del subministrament global de fibra òptica és el material aigües amunt-la preforma de fibra òptica, comunament anomenada "vareta de preforma". La preforma és una vareta cilíndrica de vidre de quars d'alta-puresa, amb una part central (la vareta del nucli, també anomenada capa del nucli) feta de material de vidre amb un índex de refracció més alt, i una capa exterior (la capa de revestiment) feta de vidre amb un índex de refracció més baix. Com a "mare" de la fabricació de fibra òptica, el diàmetre de la vareta de la preforma oscil·la entre diverses desenes de mil·límetres a 210 mm i la longitud d'un a diversos metres. Una sola vareta de preforma pot produir milers de quilòmetres de fibra òptica. Depenent de la puresa i la qualitat de les matèries primeres, la precisió de la tecnologia i el procés de producció, la qualitat de la preforma acabada varia significativament. La qualitat de la preforma afecta molt la qualitat i les característiques de la fibra òptica resultant, com ara la puresa, la resistència a la tracció, l'índex de refracció efectiu i l'atenuació. La preforma representa al voltant del 70% de la distribució de beneficis a la cadena de la indústria de la fibra òptica, molt superior al 20% de la fibra i al 10% del cable; anteriorment, també era un material on la tecnologia estrangera dominava.
La indústria classifica les preformes en tres categories: A, B i C. Actualment, el producte de preformes més buscat-després és la "preforma de fibra òptica A2", que produeix fibra amb una forta resistència a la flexió, molt utilitzada en infraestructures d'IA i fibra-a-la-aplicació domèstica.
La demanda de preformes A2, una categoria-de gamma alta, ha augmentat, i els preus mitjans han augmentat gairebé un 550% en comparació amb principis de l'any passat. Les dades mostren que les cotitzacions de preforma A2 han augmentat de 22 a 30 iuans per quilòmetre de fibra equivalent a principis del 2025 a 160 iuans per quilòmetre de fibra equivalent a mitjans del 2026, un augment de gairebé el 550%.
2. Desxifrat de processos: tecnologies de fabricació convencionals per a preformes de fibra òptica
Fabricació de la vareta del nucli
Els mètodes típics per a la fabricació de la barra central d'una preforma de fibra òptica es divideixen en dues categories:
Mètodes dins-tubs, com ara la deposició de vapor químic modificat (MCVD) i la deposició de vapor químic de plasma (PCVD);
Mètodes de-tub exterior, com ara la deposició de vapor exterior (OVD) i la deposició axial de vapor (VAD).
Deposició de vapor químic modificat (MCVD)
MCVD utilitza oxigen ultra-pur com a gas portador per alimentar matèries primeres com ara clorur de silici i dopants com el clorur de ceri a un tub de revestiment de quars escalfat i giratori (1400-1600 graus). Els reactius experimenten una reacció química per produir sutge-com l'òxid de SiO₂, que es diposita a la paret interna del tub de revestiment i després es sinteritza en una capa de vidre transparent mitjançant l'escalfament.
Deposició de vapor químic per plasma (PCVD)
PCVD és fonamentalment similar a MCVD, però en lloc d'utilitzar una font de calor externa, una cavitat de microones genera plasma per proporcionar la calor per a la reacció. Les matèries primeres s'introdueixen en un tub de revestiment de vidre de quars; les microones s'acoblen al tub, excitant els gasos de reacció a un estat de plasma. La reacció diposita una capa de vidre a la superfície interior del tub de revestiment. Després de dipositar prou capes de vidre, el tub de revestiment s'escalfa en una font de calor i es col·lapsa en una preforma sòlida, que es converteix en la barra central.
Deposició de vapor exterior (OVD)
A l'OVD, les matèries primeres (principalment SiCl₄ i GeCl₄ dopant) s'alimenten com a gasos a un cremador d'hidrogen-oxigen. S'hidrolitzen a la flama d'oxi-hidrogen per formar SiO₂ i altres productes, que existeixen com a sutge i es dipositen en una vareta ceràmica que gira contínuament. Després de múltiples passades per aconseguir la mida desitjada, la preforma porosa s'elimina de la vareta objectiu, donant lloc a una vareta de nucli porós. L'OVD es pot utilitzar per fabricar la capa central de la preforma o combinar-se amb altres mètodes de fabricació de barres centrals per produir el revestiment exterior.
Deposició axial de vapor (VAD)
El VAD és fonamentalment similar a l'OVD, excepte que la deposició no es produeix radialment a la superfície exterior d'una vareta objectiu, sinó axialment a la punta d'una vareta de quars de llavors.
Fabricació de tubs i mànigues de revestiment de quars per a preformes
Un tub de revestiment de quars s'utilitza com a substrat de deposició en processos de tub interior com ara MCVD i PCVD. El revestiment interior i el material del nucli es dipositen seqüencialment dins del tub de revestiment de quars, que després es col·lapsa en una vareta de preforma; el tub de revestiment de quars passa a formar part del revestiment exterior.
El procés d'inserció d'una barra central en un tub de màniga i col·lapsar-los a la preforma final de fibra òptica s'anomena mètode de màniga (RIC o vareta en cilindre). Les mànigues de quars passen a formar part de la fibra òptica durant el dibuix, de manera que han de complir requisits estrictes de precisió dimensional, puresa i qualitat.
Per a la fabricació de revestiments i mànigues de quars per a preformes, la tecnologia principal a nivell internacional és el procés OVD, mentre que a nivell nacional (Xina) s'utilitza el procés PSOD (Plasma Soot Outside Deposition).
Deposició de vapor exterior (OVD)
OVD és un procés de deposició de vapor químic extern amb àmplies aplicacions, inclosa la producció directa de barres de nucli i, sobretot, com a tècnica de deposició de revestiment exterior. Per al revestiment exterior, l'OVD pot dipositar capes exteriors directament sobre una vareta de nucli per produir una preforma, o pot produir tubs de revestiment de quars de manera independent (sense vareta de nucli) per utilitzar-los posteriorment com a revestiments en la fabricació de barres de nucli MCVD o PCVD, o com a mànigues combinades amb una vareta de nucli en processos RIT o RIC.
Deposició exterior sòlida de plasma d'alta freqüència (PSOD)
El procés PSOD utilitza un plasma acoblat inductiu d'alta freqüència per ionitzar l'aire, generant una flama de plasma que fon la sorra de quars natural i la diposita en un tub central. Després de la deposició, la bruta resultant es mecanitza en fred en una màniga buida amb dimensions precises. Aquesta màniga serveix com a revestiment exterior; es combina amb una vareta de nucli de geometria i mida adequades, i després es processa mitjançant la tècnica RIC (vareta en cilindre) per formar una preforma de fibra òptica de gran diàmetre, que després es dibuixa en fibra. Per garantir la qualitat de la fibra, la qualitat de fusió de la sorra de quars durant el PSOD, el contingut d'impureses i la precisió del mecanitzat en fred del producte de quars són crítics.