Evoluția și progresul CPOoptoelectronictehnologie de co-ambalare
Co-ambalarea optoelectronică nu este o tehnologie nouă, dezvoltarea sa putând fi urmărită încă din anii 1960, dar în acest moment, co-ambalarea fotoelectrică este doar un simplu ambalaj de...dispozitive optoelectroniceîmpreună. Până în anii 1990, odată cu ascensiuneamodul de comunicații opticeÎn industrie, co-ambalarea fotoelectrică a început să apară. Odată cu creșterea exploziei puterii de calcul și a cererii mari de lățime de bandă din acest an, co-ambalarea fotoelectrică și tehnologia ramificată aferentă au primit din nou multă atenție.
În dezvoltarea tehnologiei, fiecare etapă are, de asemenea, forme diferite, de la CPO 2.5D corespunzător unei cereri de 20/50 Tb/s, la CPO Chiplet 2.5D corespunzător unei cereri de 50/100 Tb/s, până la realizarea CPO 3D corespunzător unei rate de 100 Tb/s.
CPO 2.5D ambaleazămodul opticși cipul de comutare a rețelei pe același substrat pentru a scurta distanța liniei și a crește densitatea I/O, iar CPO 3D conectează direct circuitul integrat optic la stratul intermediar pentru a realiza o interconectare a pasului I/O mai mic de 50 µm. Scopul evoluției sale este foarte clar, acela de a reduce cât mai mult posibil distanța dintre modulul de conversie fotoelectrică și cipul de comutare a rețelei.
În prezent, CPO este încă la început și există încă probleme precum randamentul scăzut și costurile ridicate de întreținere, iar puțini producători de pe piață pot oferi complet produse legate de CPO. Doar Broadcom, Marvell, Intel și o mână de alți jucători au soluții complet proprietare pe piață.
Anul trecut, Marvell a introdus un comutator cu tehnologie CPO 2.5D folosind procesul VIA-LAST. După procesarea cipului optic din siliciu, TSV-ul este procesat cu capacitatea de procesare a OSAT, iar apoi flip-chipul electric este adăugat la cipul optic din siliciu. 16 module optice și cipul de comutare Marvell Teralynx7 sunt interconectate pe PCB pentru a forma un comutator, care poate atinge o rată de comutare de 12.8 Tbps.
La OFC-ul din acest an, Broadcom și Marvell au demonstrat, de asemenea, cea mai recentă generație de cipuri de comutare de 51,2 Tbps folosind tehnologia de co-ambalare optoelectronică.
De la cea mai recentă generație de detalii tehnice CPO de la Broadcom, pachetul CPO 3D, prin îmbunătățirea procesului pentru a obține o densitate I/O mai mare, consumul de energie CPO la 5.5W/800G, raportul de eficiență energetică este foarte bun și performanța este foarte bună. În același timp, Broadcom ating și un singur val de 200Gbps și 102.4T CPO.
Cisco și-a mărit, de asemenea, investițiile în tehnologia CPO și a făcut o demonstrație a produsului CPO în cadrul OFC din acest an, arătând acumularea și aplicarea tehnologiei sale CPO pe un multiplexor/demultiplexor mai integrat. Cisco a declarat că va realiza o implementare pilot a CPO în switch-uri de 51,2 Tb, urmată de adoptarea la scară largă în cicluri de switch-uri de 102,4 Tb.
Intel a introdus de mult timp switch-uri bazate pe CPO, iar în ultimii ani Intel a continuat să colaboreze cu Ayar Labs pentru a explora soluții de interconectare a semnalelor cu lățime de bandă mai mare, în pachete comune, deschizând calea pentru producția în masă de dispozitive optoelectronice de co-ambalare și interconectare optică.
Deși modulele conectabile sunt încă prima opțiune, îmbunătățirea generală a eficienței energetice pe care o poate aduce CPO a atras tot mai mulți producători. Conform LightCounting, livrările de CPO vor începe să crească semnificativ de la porturile de 800G și 1.6T, vor începe treptat să fie disponibile comercial între 2024 și 2025 și vor forma un volum la scară largă între 2026 și 2027. În același timp, CIR se așteaptă ca veniturile de pe piața ambalajelor fotoelectrice totale să ajungă la 5,4 miliarde de dolari în 2027.
La începutul acestui an, TSMC a anunțat că va colabora cu Broadcom, Nvidia și alți clienți mari pentru a dezvolta în comun tehnologia fotonică pe siliciu, componente optice comune pentru ambalaje CPO și alte produse noi, tehnologia de procesare de la 45nm la 7nm și a declarat că cea mai rapidă a doua jumătate a anului viitor va începe să satisfacă comenzile mari, ajungând la etapa de volum în jurul anului 2025.
Fiind un domeniu tehnologic interdisciplinar care implică dispozitive fotonice, circuite integrate, ambalaje, modelare și simulare, tehnologia CPO reflectă schimbările aduse de fuziunea optoelectronică, iar schimbările aduse transmisiei de date sunt, fără îndoială, subversive. Deși aplicarea CPO poate fi observată doar în centre de date mari pentru o lungă perioadă de timp, odată cu extinderea în continuare a puterii de calcul mari și a cerințelor de lățime de bandă mare, tehnologia de co-etanșare fotoelectrică CPO a devenit un nou câmp de luptă.
Se poate observa că producătorii care lucrează în domeniul CPO consideră, în general, că anul 2025 va fi un nod cheie, care este, de asemenea, un nod cu o rată de schimb de 102,4 Tbps, iar dezavantajele modulelor conectabile vor fi amplificate și mai mult. Deși aplicațiile CPO pot apărea lent, co-ambalarea optoelectronică este, fără îndoială, singura modalitate de a obține rețele de mare viteză, lățime de bandă mare și putere redusă.
Data publicării: 02 aprilie 2024