Lumentum: Capacidade de produção em risco, o polivalente “vendedor de água” ainda tem algum trunfo guardado?

No artigo “De veterana das interconexões ópticas à ‘fornecedora geral de pás e picaretas’, o que faz da Lumentum especial?”, o autor analisou os dois principais negócios de dispositivos ópticos da Lumentum: os módulos EML como a base estável de lucro dos transceptores ópticos plugáveis e os lasers de alta potência CW separados (UHP CW), que apostam em incremento na próxima geração de arquitetura CPO/NPO.

A lógica fundamental dessas duas linhas converge em um ponto — diante de uma profunda desproporção de oferta e demanda por chips laser de alta qualidade, as empresas líderes com capacidade produtiva própria passaram a se beneficiar simultaneamente de aumento de preços, contratos de longo prazo e margens de lucro maiores.

Porém, tanto os EML quanto os CW precisam ser “cortados” das mesmas lâminas de wafers de fosforeto de índio. O crescimento dos cristais de fosforeto de índio é lento, não há fábricas terceirizadas (foundries) e novas capacidades demoram dois ou três anos para escalar. Assim, está destinado que o crescimento da Lumentum cedo ou tarde encontrará o teto da produção de wafers. Então, a Lumentum ainda possui mais alguma carta na manga?

Continuaremos o debate neste artigo, focando em duas questões:

1. Por que o conceito de Scale-across fez com que o tradicional negócio de dispositivos ópticos para telecom se renovasse?

2. Por que a Lumentum decidiu atuar num segmento de módulos de baixa margem?

Análise detalhada a seguir

I. Outros dispositivos de telecomunicações & negócios industriais: Scale-across em novos cenários, “renovando a velha árvore”

O negócio de telecom da Lumentum nos últimos anos era tido como um mercado maduro – os clientes são operadoras globais, os investimentos são constantes e ajustados por ciclos econômicos, o crescimento dependia da expansão das redes existentes. Mas essa narrativa foi quebrada pela nova onda de IA, por um motivo simples – falta energia elétrica suficiente.

É importante notar que o fornecimento de energia em um único parque de data centers tem limite. Quando a escala dos clusters de treinamento supera a potência máxima de um campus, as tarefas de IA precisam ser distribuídas entre parques diferentes – com distâncias de dezenas a centenas de quilômetros. O data center remoto precisa operar em sincronia com o local, como se fossem um único computador gigante: essa conexão é chamada Scale-across.

Com o aumento da distância, a tecnologia óptica interna dos data centers deixa de funcionar:

No interior dos data centers (Scale-up & Scale-out) usa-se comumente modulação de intensidade com detecção direta (IM-DD): os dados são transmitidos pela intensidade do feixe óptico, o receptor converte diretamente essa intensidade em sinal elétrico através de um fotodiodo. É uma solução de baixo custo e baixo consumo, mas o “calcanhar de Aquiles” é que só detecta a intensidade da luz, perdendo informações de fase (ponto específico de onda, tipo crista ou vale) durante a conversão óptico-elétrica.

Em curtas distâncias, o impacto é limitado (o DSP pode corrigir no domínio elétrico), mas em fibras longas isso causa dispersão – sinais de diferentes comprimentos de onda viajam em velocidades diferentes, os pulsos se alargam e acabam se sobrepondo e interferindo.

Portanto, conexões ópticas de longa distância, entre parques, precisam de comunicação óptica coerente, carregando informações na fase e na polarização da luz. O receptor insere a luz local e mistura com o sinal recebido, demodulando para recuperar amplitude e fase, enquanto o DSP óptico faz a compensação de dispersão, não-linearidades e correção de erro.

Entretanto, o sistema coerente é muito mais complexo: requer lasers ajustáveis de largura de linha ultrafina, moduladores coerentes de alta precisão, receptores de dupla polarização. A cada dezenas de quilômetros, é necessário incluir um amplificador óptico (EDFA) para compensar a atenuação.

Para a Lumentum, a expertise acumulada em dispositivos ópticos de longa distância e redes metropolitanas pode ser aplicada diretamente no cenário de interconexão entre parques de data centers para IA (Scale-across/DCI).

A seguir, detalhamos os dois principais dispositivos da Lumentum em conexões ópticas coerentes:

1. Lasers ajustáveis (ITLA) – gerando luz “limpa” para enlace coerente

O ITLA (Integrated Tunable Laser Assembly) é a fonte óptica do módulo coerente, com uma função clara: emitir continuamente um feixe de luz “limpa”. Normalmente, cada módulo coerente ZR contém um ITLA, cuja luz é dividida em duas: uma parte é modulada e enviada com dados, a outra fica interna para ser usada na demodulação no receptor (como luz local). Assim, qualquer problema nessa luz afeta transmissão e recepção simultaneamente.

Por “limpa”, entende-se que precisa satisfazer três requisitos:

a. Largura de linha ultrafina: A cor da luz depende do comprimento de onda, mas mesmo um feixe puro apresenta uma leve variação ao redor do centro – isso define a largura de linha.

Largura de linha ultrafina significa que a fase que carrega a informação se mantém estável. Caso contrário, não é possível distinguir se uma variação é dado ou ruído.

b. Capacidade de ajustar precisamente para qualquer canal da banda C (faixas de 1310/1550nm, onde há mínima atenuação na fibra).

c. Estabilidade de longa duração da fonte

Diferente do EML (que a cada upgrade de taxa exige novo design e desafios de fabricação), o desafio do ITLA não está no design do chip em si: a arquitetura do chip raramente precisa ser reconfigurada. Já consolidado após mais de 20 anos, tanto o chip quanto a cavidade microresonante têm design maduro.

Os principais desafios de produção em massa estão na microencapsulação e calibração em todo o espectro, fatores cruciais para se alcançar a qualidade “limpa” necessária em comunicações coerentes.

a. Microencapsulação: A trajetória da luz em EMLs e CWs é linear – a luz sai do chip, passa por lentes, isoladores e entra na fibra; o comprimento de onda é fixo, os componentes ópticos são conectados em série, um a um.

Veja que o ITLA adiciona um “feedback” em circuito fechado: parte da luz do chip é desviada para um sensor de travamento de comprimento de onda, que compara em tempo real com um padrão e ajusta a corrente do chip como compensação.

Assim, encapsular o ITLA não é só proteger o chip e extrair o sinal óptico. O ponto mais crucial é que, sem alta integração, cada componente (lente, isolador, prisma, padrão óptico etc.) deve ser ajustado na posição e no ângulo com precisão, selado, controlado em temperatura, conectado eletricamente e ópticamente.

Esse circuito de feedback óptico adicional no ITLA exige alinhamento óptico em nível micrométrico, que precisa ser mantido mesmo sob oscilações de temperatura e envelhecimento dos componentes, elevando consideravelmente a complexidade da encapsulação.

b. Calibração para todo o espectro: Nos EMLs e CWs, que funcionam sempre em um único comprimento de onda, a calibração é simples: basta ajustar parâmetros-ponto, como corrente, potência e razão de extinção, na temperatura desejada.

No entanto, os sistemas coerentes usam a tecnologia DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing): dezenas de sinais simultâneos na mesma fibra, cada um num comprimento de onda distinto, separados por espaços minúsculos. Portanto, o ITLA precisa alternar entre dezenas ou quase cem canais diferentes na banda C.

Para garantir saída estável num canal, é preciso ajustar diversos parâmetros interdependentes (corrente/tensão nas regiões de ganho e fase, temperatura do chip etc.), e a relação com o comprimento de onda não é linear, não permitindo a padronização total.

Assim, cada ITLA precisa ser calibrado individualmente antes de sair da fábrica – é feita uma varredura de todos os parâmetros de controle em todo o intervalo de operação, criando uma tabela de mapeamento “parâmetros de controle — comprimento de onda”. A precisão dessa calibração determina se o ITLA pode travar exatamente o canal na troca, evitando interferências.

De todo modo, os maiores desafios do ITLA – microencapsulação e calibração total – dependem mais do know-how em manufatura e testes do que de invenção em design ou materiais de chip. As diferenças estão no rendimento, estabilidade e precisão de modelos de calibração, aspectos que podem ser aprimorados conforme aumenta o volume de produção.

Por isso, há vários concorrentes nesse setor: no exterior, temos Lumentum, Coherent, Sumitomo Electric e Fujitsu; na China, Huawei e Innolight já desenvolveram ITLAs próprios, usados principalmente por redes nacionais.

Para a Lumentum, o maior diferencial está na qualificação de longo prazo e confiabilidade exigida por clientes estrangeiros (enquanto a confiabilidade dos chineses ainda é comprovada apenas localmente). Mas, à medida que módulos coerentes plugáveis ganham mercado e fabricantes chineses buscam certificações internacionais, essa barreira da Lumentum tende a diminuir.

2. Lasers de bombeamento – fornecendo energia para amplificadores ópticos EDFA

Sinais coerentes enfraquecem continuamente durante a transmissão na fibra. Se compararmos a um carro numa viagem longa, é como um veículo consumindo combustível ao longo da rota, necessitando de postos de abastecimento e caminhões-tanque.

Neste cenário, o EDFA (amplificador de fibra dopado com érbio) é como o posto de combustível, e o laser de bombeamento é o caminhão-tanque. O laser injeta luz na fibra dopada; os átomos de érbio absorvem, “armazenando” energia.

Assim, quando o sinal de dados (na banda C) passa, os átomos excitados liberam luz idêntica ao sinal, amplificando-o.

Ou seja, o laser de bombeamento de 980nm é uma fonte de energia: não carrega dados e a pureza espectral é menos relevante, mas a potência é fundamental, pois a capacidade de amplificar depende da energia fornecida.

O laser emite luz por transição de elétrons de alto para baixo nível de energia, liberando fótons. Quanto maior a diferença de nível, maior a energia.

E essa diferença depende do material semicondutor: a camada ativa é cultivada por técnicas de epitaxia em um substrato. A escolha do substrato determina todo o sistema de materiais e a faixa de emissão do laser.

Como dito, EML, ITLA e CW usam a banda C, requerendo substratos de fosforeto de índio (InP). Mas os lasers de bombeamento de 980nm (a fibra dopada absorve luz em 980/1480nm, e 980nm é o padrão para longa distância) só podem ser fabricados em arseneto de gálio (GaAs).

Entendendo essa diferença fundamental de material, analisemos os principais obstáculos técnicos dos lasers de bombeamento:

Após polimento, epitaxia e processos de fabricação, diferente da separação de chips de silício, o chip óptico é “cortado” ao longo dos cristais para garantir superfícies lisas em nível atômico. Isso se chama clivagem do chip.

O “segredo”, então, está na superfície exposta após o corte – a “face da cavidade” do laser. Após a clivagem, dois problemas aparecem:

a. O laser de 980nm, por ser uma fonte potente mas de pequeno ponto de saída, submete a superfície da cavidade a intensa pressão, fácil de danificar.

b. Quando usa arseneto de gálio, os átomos de gálio são muito reativos; a presença de alumínio na camada do chip acelera a oxidação da face exposta.

Isso resulta em absorção de oxigênio, mais calor, fusão localizada e a morte do laser – trata-se do chamado dano óptico catastrófico da cavidade (COMD).

A solução é trabalhar em altíssimo vácuo, depositando um filme protetor sobre a cavidade para impedir a oxidação — chamada de passivação da cavidade.

Diferente da microencapsulação do ITLA (que pode ser terceirizada, com diferenças no rendimento), a passivação da cavidade é puro know-how de materiais e processo. A composição e espessura do filme, as condições de vácuo e o tempo entre clivagem e deposição são críticos para o limite de potência suportado, sendo um alto obstáculo técnico.

A Lumentum é líder em tecnologia de passivação de cavidade: além da passivação, emprega uma estrutura de janela sem absorção dentro do chip, eliminando absorção de laser pela cavidade e aumentando significativamente o limiar de dano (COMD).

Em termos de competição, os lasers de bombeamento de 980nm para telecom exigem precisão extrema no controle da forma do feixe e ainda são fortemente dominados fora do Brasil: Lumentum (herdando a liderança da antiga SDL), Coherent e Furukawa Electric. Segundo executivos da Lumentum, a empresa detém cerca de 70%–80% do mercado, sendo altamente monopolista.

Além dos dois dispositivos detalhados acima, segue uma tabela com as linhas de produtos de comunicações coerentes da Lumentum e seus principais concorrentes.

A tabela mostra um padrão: quanto mais próximo da base da física óptica (emissão e amplificação), maior a concentração de mercado (as principais barreiras estão em materiais semicondutores e processo de chip), enquanto mais próximo do lado de modulação e sistemas, mais diversificada e complexa a competição.

Em suma, a Lumentum optou por ampliar downstream de forma seletiva, só integrando módulos/dispositivos em áreas onde domina os chips ópticos core (como módulos coerentes 800ZR/1.6T ZR e Nano-ITLA). Assim, mantêm margens e garantem o fornecimento, evitando a disputa direta com gigantes dos chips eletrônicos DSP como Broadcom e Marvell.

Hoje o negócio de telecom gera US$1,2 bilhão, cerca de 40% da receita da empresa. Segundo pesquisas, a fatia diretamente atrelada à interconexão entre parques por IA soma cerca de US$300 milhões (25%), sendo os outros cerca de US$900 milhões provenientes de demandas tradicionais das operadoras, estáveis.

Em termos de timeline, os módulos coerentes DCI estão migrando do atual 400ZR (módulo coerente de 400G por comprimento de onda) para o 800ZR.

Segundo a Cignal AI, a previsão é que entre 2026-2027 o 800ZR escale em volume, e o 1.6T ZR chegue ao mercado em 2028 (padronizado em setembro de 2026, amostras em 2027 e produção em 2028), elevando o valor por fonte óptica.

Com crescimento anual de embarques na faixa de 80%–130% (trimestre recente: +80% para lasers de bombeamento, +130% para lasers de largura de linha estreita), a explosão de interconexão IA intercampi impulsionará uma segunda curva de crescimento para dispositivos de telecom tradicionais.

Fica evidente, pela análise acima, que seja o EML (base de lucro), CW (incremento nos clusters), ou o DCI coerente (incremento via IA e interconexão entre parques), todos competem pela mesma capacidade limitada de wafers de fosforeto de índio.

Para a Lumentum, diante da limitação de fornecimento desses wafers, maximizar resultados exige ou elevar o valor extraído por wafer, priorizando chips mais valiosos; ou criar novos negócios que dispensem o uso desses wafers, eliminando esse teto de produção.

Analisemos a seguir:

4. Módulos ópticos: de vender chips a vender módulos, agregando capacidade de entrega modular

Após a aquisição da Cloud Light em 2023, a Lumentum passou a fornecer diretamente módulos ópticos completos de 800G/1.6T para Google, AWS e outros cloud providers, atendendo a interconexão entre racks (Scale-out), mas agora na entrega do equipamento completo.

A competição é altamente madura e intensa no mercado de módulos ópticos plugáveis. Segundo o ranking mais recente da LightCounting, sete dos dez maiores fornecedores globais de módulos ópticos são chineses.

Os fabricantes chineses possuem vantagens claras em escala e custo de produção. Por isso, a Lumentum opta por não competir em SKUs padronizados de alto volume, focando em módulos customizados de alta velocidade e demanda técnica elevada.

Hoje, ainda segundo pesquisas, a receita da Lumentum com módulos ópticos é de cerca de US$720 milhões por ano (24% do total), sendo sua maior linha de produto em receita, mas com margem de apenas 30%, bem abaixo dos dispositivos detalhados acima.

Se esse mercado é tão competitivo e de margem baixa, por que a Lumentum comprou a Cloud Light? São dois motivos principais:

a. Internamente, integrar a fonte óptica própria para elevar margem dos módulos

Antes, a Cloud Light precisava comprar lasers de terceiros. Agora, a empresa está colocando seus próprios lasers CW nos módulos (atualmente em ~20% dos módulos, tendência de crescimento futuro). Ao elevar a taxa de uso dos próprios lasers, a empresa retém internamente a margem antes paga a fornecedores externos.

Considerando que a fonte óptica representa cerca de 17%–18% do preço do módulo, se a Lumentum elevar o uso interno de 20% para 50%, a margem do negócio de módulos cresce em 3 pontos percentuais.

b. Completar competências em encapsulamento modular, validação de equipamentos e qualificação para entrega a provedores de cloud, preparando o terreno para NPO/CPO

Segundo reuniões da companhia, alguns projetos NPO e CPO exigem que o fornecedor entregue soluções de sub-sistemas ou módulos completos. Se só fornecer o chip, mesmo que o UHP-CW seja qualificado, não consegue contratos de sistemas ELS completos. As competências de encapsulamento e certificação da Cloud Light permitem à Lumentum fechar o ciclo (chip ao módulo), obtendo entrada na cadeia de suprimentos de sistemas ELS.

5. OCS Optical Circuit Switch: negócio acessório de “downgrade tecnológico”

Finalmente, o segmento de OCS – um switch puramente óptico (substitui switches elétricos na camada Spine dos data centers), proporcionando latência extrabaixa e transmissão transparente.

Por que a Lumentum entrou em OCS? É simples: a lógica de crescimento é a mesma dos dispositivos coerentes para DCI, reciclando tecnologia já existente.

O chip MEMS com centenas de micromirrors nos OCS deriva da tecnologia de agendamento óptico dos switches de seleção de comprimento de onda (WSS), usada em telecom há 20 anos – ambos desviam feixes ópticos para portas específicas por meio de microespelhos. A diferença é que o WSS agenda por comprimento de onda, enquanto o OCS faz o switch pelas portas físicas.

Assim, quando o Google precisava substituir os switches elétricos por ópticos nos clusters TPU e queria um fornecedor externo, a Lumentum era uma das poucas que conseguia fornecer módulos de centenas de portas com micromirrors MEMS já validados por décadas no mercado.

Na competição, hoje há cinco rotas: a 3D-MEMS liderada pela Lumentum, LCOS da Coherent, piezoelétrica da Polatis, fotônica em silício da iPronics, e braço mecânico da Telescent.

Por ora, a rota técnica do OCS ainda não convergiu, mas, para atender os critérios “centenas de portas + validação em clusters de IA em larga escala”, só a rota MEMS conseguiu viabilizar e já passou pela validação massiva no TPU do Google.

Portanto, a vantagem da Lumentum nesse segmento é o pioneirismo e a validação em grande escala. A barreira não está na teoria, mas sim na produção em massa e validação em cluster.

O maior risco do negócio é o fato de o Google ser o maior cliente da Lumentum para OCS, além de ter competência interna de desenvolvimento, sendo também concorrente potencial.

O crescimento depende de outros cloud providers como Microsoft, Meta, etc., seguirem com implantações em larga escala. Até agora, só o Google fez isso; Microsoft, Meta e AWS estão em fase de prototipagem e ainda não entraram em volume.

Resumo: único “fornecedor geral de pás e picaretas” para todos os cenários de conectividade óptica

A análise em dois artigos mostra que cada evolução e passo de expansão na topologia de IA gera demanda para a Lumentum:

Expansão horizontal (Scale-out, entre racks): sustentando a base de lucro dos módulos ópticos plugáveis com chips EML de alta performance;

Densidade vertical (Scale-up, dentro do rack): crescendo explosivamente com chips de alto poder UHP-CW na transição para arquiteturas CPO/NPO;

Extensão entre parques (Scale-across): respondendo à demanda por clusters distribuídos advinda do “gargalo elétrico”, reutilizando lasers coerentes (ITLA), lasers de bombeamento e a expertise em ROADM/WSS de telecom para links longos DCI – revitalizando ativos antigos;

Camada de topologia (Arquitetura Spine): entrando de frente na rede óptica total com OCS MEMS e abrindo uma segunda curva de crescimento, de alta margem e com grande escala, sem depender dos wafers de fosforeto de índio.

Ou seja, não importa em qual camada ou evolução caminhe a rede óptica de IA, a Lumentum possui posição-chave na base da cadeia. No próximo artigo, traremos projeções de resultados para cada parte do portfólio e avaliaremos quanto vale a Lumentum, fique ligado!