Ewolucja i postęp technologii optoelektronicznego co-packagingu CPO Część druga

Ewolucja i postęp CPOoptoelektronicznytechnologia co-packingu

Kopakowanie optoelektroniczne nie jest technologią nową, jej rozwój datuje się na lata 60.urządzenia optoelektronicznerazem. W latach 90., wraz ze wzrostem popularnościmoduł komunikacji optycznejw przemyśle zaczęło pojawiać się copacking fotoelektryczny. Wraz ze wzrostem dużej mocy obliczeniowej i dużym zapotrzebowaniem na przepustowość w tym roku, co-packing fotoelektryczny i powiązana z nim technologia branżowa ponownie wzbudziły duże zainteresowanie.
W rozwoju technologii każdy etap ma również różne formy, od 2.5D CPO odpowiadającego zapotrzebowaniu 20/50Tb/s, do 2.5D Chiplet CPO odpowiadającego zapotrzebowaniu 50/100Tb/s, aż do realizacji 3D CPO odpowiadającego zapotrzebowaniu 100Tb/s wskaźnik.

CPO 2.5D obejmujemoduł optycznyoraz układ przełącznika sieciowego na tym samym podłożu, aby skrócić odległość linii i zwiększyć gęstość we/wy, a CPO 3D bezpośrednio łączy optyczny układ scalony z warstwą pośrednią, aby uzyskać wzajemne połączenie rozstawu we/wy mniejszego niż 50um. Cel jego ewolucji jest bardzo jasny, a mianowicie maksymalne zmniejszenie odległości pomiędzy modułem konwersji fotoelektrycznej a układem przełączającym sieć.
Obecnie CPO jest wciąż w powijakach i nadal istnieją problemy, takie jak niska wydajność i wysokie koszty utrzymania, a niewielu producentów na rynku może w pełni zapewnić produkty powiązane z CPO. Tylko Broadcom, Marvell, Intel i garstka innych graczy mają na rynku w pełni autorskie rozwiązania.
W zeszłym roku Marvell wprowadził przełącznik w technologii 2,5D CPO wykorzystujący proces VIA-LAST. Po przetworzeniu krzemowego chipa optycznego TSV jest przetwarzany z możliwością przetwarzania OSAT, a następnie do krzemowego chipa optycznego dodaje się flip-chip z chipem elektrycznym. 16 modułów optycznych i układ przełączający Marvell Teralynx7 są połączone na płytce drukowanej, tworząc przełącznik, który może osiągnąć szybkość przełączania 12,8 Tb/s.

Na tegorocznych targach OFC firmy Broadcom i Marvell zademonstrowały także najnowszą generację chipów przełączających o przepustowości 51,2 Tb/s, wykorzystujących technologię optoelektronicznego wspólnego pakowania.
Od najnowszej generacji szczegółów technicznych CPO firmy Broadcom, pakietu CPO 3D, poprzez ulepszenie procesu w celu osiągnięcia wyższej gęstości we/wy, zużycie energii CPO do 5,5 W/800 G, współczynnik efektywności energetycznej jest bardzo dobry, wydajność jest bardzo dobra. W tym samym czasie Broadcom również przebija się do pojedynczej fali 200 Gb/s i CPO 102,4 T.
Cisco zwiększyło także swoje inwestycje w technologię CPO i podczas tegorocznej konferencji OFC przeprowadziło demonstrację produktu CPO, pokazując akumulację i zastosowanie technologii CPO w bardziej zintegrowanym multiplekserze/demultiplekserze. Cisco poinformowało, że przeprowadzi pilotażowe wdrożenie CPO w przełącznikach 51,2 Tb, a następnie wdrożenie na dużą skalę w cyklach przełączników 102,4 Tb
Firma Intel od dawna wprowadza przełączniki oparte na CPO, a w ostatnich latach Intel kontynuował współpracę z Ayar Labs w celu zbadania rozwiązań w zakresie wzajemnych połączeń sygnałów o większej przepustowości, torując drogę do masowej produkcji optoelektronicznych urządzeń do wspólnego pakowania i optycznych urządzeń wzajemnych.
Chociaż moduły wtykowe są nadal pierwszym wyborem, ogólna poprawa efektywności energetycznej, jaką może zapewnić CPO, przyciąga coraz więcej producentów. Według LightCounting dostawy CPO zaczną znacznie rosnąć z portów 800 G i 1,6 T, stopniowo zaczną być dostępne na rynku w latach 2024–2025, a w latach 2026–2027 osiągną wielkość na dużą skalę. Jednocześnie CIR spodziewa się, że Przychody rynkowe z całkowitych opakowań fotoelektrycznych osiągną 5,4 miliarda dolarów w 2027 roku.

Na początku tego roku TSMC ogłosiło, że połączy siły z Broadcom, Nvidią i innymi dużymi klientami, aby wspólnie opracowywać technologię fotoniki krzemowej, wspólne komponenty optyczne do pakowania CPO i inne nowe produkty, technologię przetwarzania od 45 nm do 7 nm i stwierdziło, że najszybsza druga połowa przyszłego roku zaczął spełniać duże zamówienie, około 2025 roku, aby osiągnąć etap wolumenowy.
Jako interdyscyplinarna dziedzina technologii obejmująca urządzenia fotoniczne, układy scalone, pakowanie, modelowanie i symulację, technologia CPO odzwierciedla zmiany, jakie przynosi fuzja optoelektroniczna, a zmiany wprowadzone w transmisji danych są niewątpliwie wywrotowe. Chociaż zastosowanie CPO przez długi czas będzie można zaobserwować jedynie w dużych centrach danych, wraz z dalszym wzrostem dużej mocy obliczeniowej i wymaganiami dotyczącymi dużej przepustowości, technologia fotoelektrycznego uszczelnienia CPO stała się nowym polem bitwy.
Widać, że producenci pracujący w CPO generalnie wierzą, że kluczowy węzeł będzie rok 2025, który jest jednocześnie węzłem z kursem wymiany na poziomie 102,4 Tbps, a wady modułów wymiennych ulegną dalszemu wzmocnieniu. Chociaż zastosowania CPO mogą pojawiać się powoli, wspólne pakowanie optoelektroniczne jest niewątpliwie jedynym sposobem na osiągnięcie sieci o dużej prędkości, dużej przepustowości i niskim poborze mocy.