Evolucija i napredak CPO-aoptoelektroničkitehnologija zajedničkog pakiranja
Optoelektronsko ko-pakiranje nije nova tehnologija, njezin razvoj seže u 1960-e, ali u ovom trenutku fotoelektrično ko-pakiranje je samo jednostavno pakiranjeoptoelektronički uređajizajedno. Do 1990-ih, s porastomoptički komunikacijski modulU industriji se počelo pojavljivati fotoelektrično ko-pakiranje. S porastom potražnje za visokom računalnom snagom i velikom propusnošću ove godine, fotoelektrično ko-pakiranje i s njim povezana tehnologija ponovno su privukle veliku pozornost.
U razvoju tehnologije, svaka faza također ima različite oblike, od 2.5D CPO koji odgovara zahtjevima od 20/50Tb/s, do 2.5D Chiplet CPO koji odgovara zahtjevima od 50/100Tb/s, te konačno ostvarenja 3D CPO koji odgovara brzini od 100Tb/s.
2.5D CPO paketi uključujuoptički moduli čip mrežnog preklopnika na istoj podlozi kako bi se skratila udaljenost linije i povećala gustoća ulazno/izlaznih operacija, a 3D CPO izravno povezuje optički IC s međuslojem kako bi se postigla međusobna povezanost razmaka ulazno/izlaznih operacija manjeg od 50um. Cilj njegove evolucije je vrlo jasan, a to je što veće smanjenje udaljenosti između modula za fotoelektričnu pretvorbu i čipa mrežnog preklopnika.
Trenutno je CPO još uvijek u povojima i još uvijek postoje problemi poput niskog prinosa i visokih troškova održavanja, a malo proizvođača na tržištu može u potpunosti pružiti proizvode povezane s CPO-om. Samo Broadcom, Marvell, Intel i nekolicina drugih igrača imaju potpuno vlasnička rješenja na tržištu.
Marvell je prošle godine predstavio 2.5D CPO tehnološki prekidač koristeći VIA-LAST proces. Nakon što se obradi silicijski optički čip, TSV se obrađuje s OSAT-ovim procesorskim mogućnostima, a zatim se na silicijski optički čip dodaje električni flip-chip. 16 optičkih modula i prekidački čip Marvell Teralynx7 međusobno su povezani na PCB-u kako bi tvorili prekidač, koji može postići brzinu prebacivanja od 12,8 Tbps.
Na ovogodišnjem OFC-u, Broadcom i Marvell također su demonstrirali najnoviju generaciju 51,2 Tbps preklopnih čipova koristeći optoelektroničku tehnologiju zajedničkog pakiranja.
Od Broadcomove najnovije generacije tehničkih detalja CPO-a, CPO 3D paketa kroz poboljšanje procesa za postizanje veće gustoće ulazno/izlaznih operacija, potrošnje energije CPO-a na 5,5 W/800 G, omjer energetske učinkovitosti je vrlo dobar, a performanse su vrlo dobre. Istovremeno, Broadcom također probija do jedinstvenog vala CPO-a od 200 Gbps i 102,4 T.
Cisco je također povećao svoja ulaganja u CPO tehnologiju i održao demonstraciju CPO proizvoda na ovogodišnjem OFC-u, pokazujući svoju akumulaciju CPO tehnologije i primjenu na integriranijem multiplekseru/demultiplekseru. Cisco je izjavio da će provesti pilot implementaciju CPO-a u 51,2Tb preklopnicima, nakon čega slijedi masovna primjena u ciklusima preklopnika od 102,4Tb.
Intel je već dugo uvodio sklopke temeljene na CPO-u, a posljednjih godina Intel je nastavio surađivati s Ayar Labsom na istraživanju rješenja za međusobno povezivanje signala veće propusnosti u kopakiranim paketima, otvarajući put masovnoj proizvodnji optoelektroničkih kopakiranih i optičkih uređaja za međusobno povezivanje.
Iako su priključni moduli i dalje prvi izbor, sveukupno poboljšanje energetske učinkovitosti koje CPO može donijeti privuklo je sve više proizvođača. Prema LightCountingu, isporuke CPO-a počet će značajno rasti od 800G i 1.6T portova, postupno će početi biti komercijalno dostupni od 2024. do 2025. godine, a od 2026. do 2027. godine formirat će veliki volumen. Istovremeno, CIR očekuje da će tržišni prihod od ukupnog fotoelektričnog pakiranja doseći 5,4 milijarde dolara u 2027. godini.
Ranije ove godine, TSMC je najavio da će se udružiti s Broadcomom, Nvidijom i drugim velikim kupcima kako bi zajednički razvili tehnologiju silicijske fotonike, zajedničke optičke komponente za pakiranje CPO i druge nove proizvode, procesnu tehnologiju od 45nm do 7nm, te je rekao da će se najbrže u drugoj polovici sljedeće godine početi zadovoljavati velika narudžba, oko 2025. godine kako bi se dosegla faza volumena.
Kao interdisciplinarno tehnološko područje koje uključuje fotonske uređaje, integrirane krugove, pakiranje, modeliranje i simulaciju, CPO tehnologija odražava promjene koje donosi optoelektronička fuzija, a promjene koje donose prijenosu podataka nesumnjivo su subverzivne. Iako se primjena CPO-a može vidjeti samo u velikim podatkovnim centrima još dugo vremena, s daljnjim širenjem velike računalne snage i zahtjevima za velikom propusnošću, CPO tehnologija fotoelektričnog su-brtvljenja postala je novo bojno polje.
Može se vidjeti da proizvođači koji rade u CPO-u općenito vjeruju da će 2025. biti ključni čvor, koji je ujedno i čvor s brzinom razmjene od 102,4 Tbps, a nedostaci priključnih modula dodatno će se pojačati. Iako CPO primjene mogu dolaziti sporo, optoelektroničko zajedničko pakiranje nesumnjivo je jedini način za postizanje mreža velike brzine, velike propusnosti i male snage.
Vrijeme objave: 02.04.2024.