Evolució i progrés del CPOoptoelectrònictecnologia de co-envasament
El coempaquetatge optoelectrònic no és una tecnologia nova, el seu desenvolupament es remunta a la dècada de 1960, però actualment, el coempaquetatge fotoelèctric és només un simple envàs dedispositius optoelectrònicsjunts. A la dècada del 1990, amb l'auge de lamòdul de comunicació òpticaindústria, el coempaquetament fotoelèctric va començar a sorgir. Amb l'augment de la potència de càlcul i l'alta demanda d'ample de banda aquest any, el coempaquetament fotoelèctric i la seva tecnologia relacionada han tornat a rebre molta atenció.
En el desenvolupament de la tecnologia, cada etapa també té formes diferents, des del CPO 2.5D corresponent a una demanda de 20/50 Tb/s, fins al CPO Chiplet 2.5D corresponent a una demanda de 50/100 Tb/s, i finalment aconseguir un CPO 3D corresponent a una velocitat de 100 Tb/s.
El CPO 2.5D empaqueta elmòdul òptici el xip de commutació de xarxa al mateix substrat per escurçar la distància de línia i augmentar la densitat d'E/S, i el CPO 3D connecta directament el circuit integrat òptic a la capa intermèdia per aconseguir la interconnexió del pas d'E/S inferior a 50 um. L'objectiu de la seva evolució és molt clar, que és reduir al màxim la distància entre el mòdul de conversió fotoelèctrica i el xip de commutació de xarxa.
Actualment, el CPO encara està en la seva infància i encara hi ha problemes com ara el baix rendiment i els elevats costos de manteniment, i pocs fabricants al mercat poden oferir completament productes relacionats amb el CPO. Només Broadcom, Marvell, Intel i un grapat d'altres actors tenen solucions totalment pròpies al mercat.
L'any passat, Marvell va introduir un commutador amb tecnologia CPO 2.5D utilitzant el procés VIA-LAST. Després de processar el xip òptic de silici, el TSV es processa amb la capacitat de processament d'OSAT i, a continuació, s'afegeix el xip elèctric flip-chip al xip òptic de silici. 16 mòduls òptics i el xip de commutació Marvell Teralynx7 estan interconnectats a la PCB per formar un commutador, que pot aconseguir una velocitat de commutació de 12,8 Tbps.
A l'OFC d'aquest any, Broadcom i Marvell també van demostrar l'última generació de xips de commutació de 51,2 Tbps utilitzant tecnologia de coempaquetatge optoelectrònic.
Des de l'última generació de detalls tècnics del CPO de Broadcom, el paquet CPO 3D, passant per la millora del procés per aconseguir una densitat d'E/S més alta, el consum d'energia del CPO fins a 5,5 W/800 G, la relació d'eficiència energètica és molt bona i el rendiment és molt bo. Al mateix temps, Broadcom també està trencant una sola onada de 200 Gbps i 102,4 T CPO.
Cisco també ha augmentat la seva inversió en tecnologia CPO i ha fet una demostració del producte CPO a l'OFC d'aquest any, mostrant l'acumulació i l'aplicació de la seva tecnologia CPO en un multiplexor/demultiplexor més integrat. Cisco ha dit que durà a terme una implementació pilot de CPO en commutadors de 51,2 Tb, seguida d'una adopció a gran escala en cicles de commutadors de 102,4 Tb.
Intel fa temps que introdueix commutadors basats en CPO, i en els darrers anys Intel ha continuat treballant amb Ayar Labs per explorar solucions d'interconnexió de senyals d'amplada de banda més alta coempaquetades, preparant el camí per a la producció en massa de dispositius de coempaquetament optoelectrònic i interconnexió òptica.
Tot i que els mòduls endollables continuen sent la primera opció, la millora general de l'eficiència energètica que pot aportar el CPO ha atret cada cop més fabricants. Segons LightCounting, els enviaments de CPO començaran a augmentar significativament a partir dels ports de 800G i 1.6T, començaran a estar disponibles comercialment gradualment del 2024 al 2025 i formaran un volum a gran escala del 2026 al 2027. Al mateix temps, CIR preveu que els ingressos del mercat dels envasos totals fotoelèctrics arribaran als 5.400 milions de dòlars el 2027.
A principis d'aquest any, TSMC va anunciar que s'unirà a Broadcom, Nvidia i altres grans clients per desenvolupar conjuntament tecnologia fotònica de silici, components òptics d'envasos comuns CPO i altres productes nous, tecnologia de processos de 45 nm a 7 nm, i va dir que la segona meitat més ràpida de l'any vinent començarà a complir amb la gran comanda, el 2025 aproximadament per arribar a la fase de volum.
Com a camp tecnològic interdisciplinari que inclou dispositius fotònics, circuits integrats, envasos, modelatge i simulació, la tecnologia CPO reflecteix els canvis que ha comportat la fusió optoelectrònica, i els canvis que ha comportat la transmissió de dades són, sens dubte, subversius. Tot i que l'aplicació de CPO només es pot veure en grans centres de dades durant molt de temps, amb l'expansió de la gran potència de càlcul i els requisits d'amplada de banda elevada, la tecnologia de segellat fotoelèctric CPO s'ha convertit en un nou camp de batalla.
Es pot veure que els fabricants que treballen en CPO generalment creuen que el 2025 serà un node clau, que també és un node amb una taxa de canvi de 102,4 Tbps, i els desavantatges dels mòduls connectables s'amplificaran encara més. Tot i que les aplicacions de CPO poden arribar lentament, el coempaquetament optoelectrònic és sens dubte l'única manera d'aconseguir xarxes d'alta velocitat, gran amplada de banda i baixa potència.
Data de publicació: 02-04-2024