Ewolucja i postęp CPOoptoelektronicznytechnologia współpakowania
Współpakowanie optoelektroniczne nie jest nową technologią, jej rozwój można prześledzić już w latach 60. XX wieku, ale obecnie współpakowanie fotoelektryczne to po prostu proste pakowanieurządzenia optoelektronicznerazem. W latach 90., wraz ze wzrostemmoduł komunikacji optycznejbranży, zaczęło pojawiać się współpakowanie fotoelektryczne. Wraz z eksplozją wysokiej mocy obliczeniowej i popytem na dużą przepustowość w tym roku, współpakowanie fotoelektryczne i powiązana z nim technologia gałęziowa ponownie przyciągnęły dużo uwagi.
W rozwoju technologii każdy etap przybiera różne formy: od 2,5D CPO odpowiadającego zapotrzebowaniu 20/50 Tb/s, poprzez 2,5D Chiplet CPO odpowiadający zapotrzebowaniu 50/100 Tb/s, aż po realizację 3D CPO odpowiadającego szybkości 100 Tb/s.
Pakiety CPO 2.5Dmoduł optycznyi układ przełączający sieci na tym samym podłożu, aby skrócić odległość linii i zwiększyć gęstość I/O, a 3D CPO bezpośrednio łączy optyczny układ scalony z warstwą pośrednią, aby osiągnąć połączenie między podziałką I/O mniejszą niż 50um. Cel jego ewolucji jest bardzo jasny, a mianowicie maksymalne zmniejszenie odległości między modułem konwersji fotoelektrycznej a układem przełączającym sieci.
Obecnie CPO jest jeszcze w powijakach i nadal istnieją problemy takie jak niska wydajność i wysokie koszty utrzymania, a niewielu producentów na rynku może w pełni dostarczać produkty związane z CPO. Tylko Broadcom, Marvell, Intel i garstka innych graczy ma w pełni zastrzeżone rozwiązania na rynku.
Marvell wprowadził przełącznik technologii 2.5D CPO przy użyciu procesu VIA-LAST w zeszłym roku. Po przetworzeniu krzemowego układu optycznego, TSV jest przetwarzany za pomocą możliwości przetwarzania OSAT, a następnie elektryczny układ flip-chip jest dodawany do krzemowego układu optycznego. 16 modułów optycznych i układ przełączający Marvell Teralynx7 są połączone na płytce drukowanej, tworząc przełącznik, który może osiągnąć szybkość przełączania 12,8 Tbps.
Podczas tegorocznej konferencji OFC firmy Broadcom i Marvell zaprezentowały również najnowszą generację układów przełączających o przepustowości 51,2 Tb/s, wykorzystując technologię wspólnego pakowania optoelektronicznego.
Od najnowszej generacji szczegółów technicznych CPO firmy Broadcom, pakietu CPO 3D, poprzez udoskonalenie procesu w celu osiągnięcia większej gęstości I/O, poboru mocy CPO do 5,5 W/800 G, współczynnik efektywności energetycznej jest bardzo dobry, wydajność jest bardzo dobra. Jednocześnie Broadcom przebija się do pojedynczej fali 200 Gb/s i 102,4 T CPO.
Cisco zwiększyło również swoje inwestycje w technologię CPO i zaprezentowało produkt CPO w tegorocznym OFC, pokazując akumulację technologii CPO i jej zastosowanie w bardziej zintegrowanym multiplekserze/demultiplekserze. Cisco poinformowało, że przeprowadzi pilotażowe wdrożenie CPO w przełącznikach 51,2 Tb, a następnie na dużą skalę w cyklach przełączników 102,4 Tb
Firma Intel od dawna wprowadza na rynek przełączniki oparte na technologii CPO, a w ostatnich latach kontynuowała współpracę z Ayar Labs w celu zbadania wspólnych rozwiązań w zakresie połączeń sygnałowych o większej przepustowości, torując drogę do masowej produkcji wspólnych rozwiązań optoelektronicznych i urządzeń do połączeń optycznych.
Chociaż moduły typu pluggable są nadal pierwszym wyborem, ogólna poprawa efektywności energetycznej, jaką może przynieść CPO, przyciągnęła coraz więcej producentów. Według LightCounting, dostawy CPO zaczną znacząco wzrastać od portów 800G i 1.6T, stopniowo zaczną być dostępne komercyjnie od 2024 do 2025 roku i będą stanowić dużą skalę od 2026 do 2027 roku. Jednocześnie CIR przewiduje, że przychody rynkowe z całkowitych opakowań fotoelektrycznych osiągną 5,4 miliarda dolarów w 2027 roku.
Na początku tego roku firma TSMC ogłosiła, że połączy siły z Broadcom, Nvidia i innymi dużymi klientami, aby wspólnie rozwijać technologię fotoniki krzemowej, wspólne pakowanie komponentów optycznych CPO i innych nowych produktów, technologię przetwarzania od 45 nm do 7 nm. Podkreśliła, że najszybciej w drugiej połowie przyszłego roku rozpocznie się realizacja dużego zamówienia, a około 2025 r. osiągnie etap produkcji seryjnej.
Jako interdyscyplinarna dziedzina technologii obejmująca urządzenia fotoniczne, układy scalone, pakowanie, modelowanie i symulację, technologia CPO odzwierciedla zmiany wprowadzone przez fuzję optoelektroniczną, a zmiany wprowadzone do transmisji danych są niewątpliwie wywrotowe. Chociaż zastosowanie CPO może być widoczne tylko w dużych centrach danych przez długi czas, wraz z dalszą ekspansją dużej mocy obliczeniowej i wysokimi wymaganiami przepustowości, technologia fotoelektrycznego współuszczelniania CPO stała się nowym polem bitwy.
Można zauważyć, że producenci pracujący w CPO generalnie wierzą, że 2025 będzie kluczowym węzłem, który jest również węzłem o szybkości wymiany 102,4 Tbps, a wady modułów typu pluggable zostaną jeszcze bardziej wzmocnione. Chociaż aplikacje CPO mogą pojawiać się powoli, optoelektroniczne współpakowanie jest niewątpliwie jedynym sposobem na osiągnięcie wysokiej prędkości, dużej przepustowości i niskiej mocy sieci.
Czas publikacji: 02-kwi-2024