Еволюция и напредък на CPOоптоелектроннитехнология за ко-опаковане
Оптоелектронното ко-опаковане не е нова технология, нейното развитие може да се проследи до 60-те години на миналия век, но в момента фотоелектричното ко-опаковане е просто пакет от...оптоелектронни устройствазаедно. Към 90-те години на миналия век, с възхода наоптичен комуникационен модулВ индустрията започна да се появява фотоелектрическото ко-опаковане. С нарастването на търсенето на висока изчислителна мощност и висока пропускателна способност тази година, фотоелектрическото ко-опаковане и свързаната с него технология отново получиха голямо внимание.
В развитието на технологиите, всеки етап има различни форми, от 2.5D CPO, съответстващо на търсене от 20/50Tb/s, до 2.5D Chiplet CPO, съответстващо на търсене от 50/100Tb/s, и накрая реализиране на 3D CPO, съответстващо на скорост от 100Tb/s.
2.5D CPO пакетитеоптичен модули чипът на мрежовия комутатор върху същия субстрат, за да се скъси разстоянието между линиите и да се увеличи плътността на входно/изходните операции, а 3D CPO директно свързва оптичния интегрален елемент с междинния слой, за да се постигне взаимосвързване с стъпка на входно/изходните операции по-малка от 50um. Целта на неговата еволюция е много ясна, а именно да се намали максимално разстоянието между модула за фотоелектрическо преобразуване и чипа за мрежово превключване.
В момента CPO все още е в начален стадий на развитие и все още има проблеми като нисък добив и високи разходи за поддръжка, а малко производители на пазара могат да предоставят изцяло CPO продукти. Само Broadcom, Marvell, Intel и няколко други играчи имат изцяло собствени решения на пазара.
Миналата година Marvell представи 2.5D CPO технологичен комутатор, използващ процеса VIA-LAST. След обработката на силициевия оптичен чип, TSV се обработва с възможностите за обработка на OSAT, след което към него се добавя електрическият чип flip-chip. 16 оптични модула и комутационният чип Marvell Teralynx7 са свързани помежду си на печатната платка, за да образуват комутатор, който може да постигне скорост на превключване от 12.8Tbps.
На тазгодишното OFC, Broadcom и Marvell също демонстрираха най-новото поколение комутационни чипове с пропусквателна способност 51.2Tbps, използващи оптоелектронна технология за съвместно опаковане.
От най-новото поколение CPO на Broadcom, техническите детайли на CPO 3D пакета, през подобрения на процеса за постигане на по-висока плътност на входно/изходните операции, консумацията на енергия на CPO до 5.5W/800G, съотношението на енергийна ефективност е много добро, а производителността е много добра. В същото време Broadcom също така пробива към единна вълна от 200Gbps и 102.4T CPO.
Cisco също увеличи инвестициите си в CPO технология и направи демонстрация на CPO продукт на тазгодишния OFC, показвайки натрупаното си CPO технология и приложението ѝ върху по-интегриран мултиплексор/демултиплексор. Cisco заяви, че ще проведе пилотно внедряване на CPO в 51.2Tb комутатори, последвано от широкомащабно внедряване в цикли на комутация от 102.4Tb.
Intel отдавна въвежда CPO-базирани комутатори, а през последните години Intel продължава да работи с Ayar Labs, за да проучи ко-пакетирани решения за взаимосвързване на сигнали с по-висока пропускателна способност, проправяйки пътя за масово производство на оптоелектронни ко-опаковъчни и оптични взаимосвързващи устройства.
Въпреки че щепселните модули все още са първият избор, цялостното подобрение на енергийната ефективност, което CPO може да донесе, привлича все повече производители. Според LightCounting, доставките на CPO ще започнат да се увеличават значително от 800G и 1.6T портове, постепенно ще започнат да бъдат търговски достъпни от 2024 до 2025 г. и ще формират голям обем от 2026 до 2027 г. В същото време CIR очаква пазарните приходи от фотоелектрическото цялостно опаковане да достигнат 5,4 милиарда долара през 2027 г.
По-рано тази година TSMC обяви, че ще се обедини с Broadcom, Nvidia и други големи клиенти, за да разработи съвместно силициева фотонична технология, общи оптични компоненти за опаковане CPO и други нови продукти, технологични процеси от 45nm до 7nm, и заяви, че най-бързо ще започне втората половина на следващата година, за да се отговори на големите поръчки, около 2025 г., за да се достигне етапът на обем.
Като интердисциплинарна технологична област, включваща фотонни устройства, интегрални схеми, опаковане, моделиране и симулация, CPO технологията отразява промените, донесени от оптоелектронния синтез, а промените, донесени в предаването на данни, несъмнено са подривни. Въпреки че приложението на CPO може да се наблюдава само в големи центрове за данни за дълго време, с по-нататъшното разширяване на голямата изчислителна мощност и изискванията за висока пропускателна способност, технологията за фотоелектрическо съвместно запечатване на CPO се превърна в ново бойно поле.
Вижда се, че производителите, работещи в CPO, като цяло вярват, че 2025 г. ще бъде ключов възел, който е и възел с обменна скорост от 102,4 Tbps, а недостатъците на щепселните модули ще бъдат допълнително засилени. Въпреки че приложенията на CPO може да идват бавно, опто-електронното съвместно опаковане несъмнено е единственият начин за постигане на високоскоростни, високочестотни и нискоенергийни мрежи.
Време на публикуване: 02 април 2024 г.