Эволюция и развитие CPOоптоэлектронныетехнология совместной упаковки
Оптоэлектронная соупаковка — не новая технология, её развитие можно проследить до 1960-х годов, но в настоящее время фотоэлектрическая соупаковка представляет собой простое устройство для упаковки.оптоэлектронные устройствавместе. К 1990-м годам, с появлениемоптический коммуникационный модульВ отрасли начала развиваться фотоэлектрическая коупаковка. В связи с резким ростом спроса на вычислительные мощности и пропускную способность в этом году фотоэлектрическая коупаковка и связанные с ней отраслевые технологии вновь привлекли к себе большое внимание.
В процессе развития технологий каждый этап также имеет различные формы: от 2.5D CPO, соответствующего требованиям 20/50 Тб/с, до 2.5D Chiplet CPO, соответствующего требованиям 50/100 Тб/с, и, наконец, до реализации 3D CPO, соответствующего скорости 100 Тб/с.
Упаковка 2.5D CPO включает в себяоптический модульи микросхема сетевого коммутатора на той же подложке для сокращения расстояния между линиями и увеличения плотности ввода/вывода, а 3D CPO напрямую соединяет оптическую ИС с промежуточным слоем, обеспечивая шаг ввода/вывода менее 50 мкм. Цель его развития ясна: максимально сократить расстояние между модулем фотоэлектрического преобразования и микросхемой сетевого коммутатора.
В настоящее время технология CPO (Customer Prototype Occupancy) находится еще на начальной стадии развития, и существуют такие проблемы, как низкая производительность и высокие затраты на техническое обслуживание, а лишь немногие производители на рынке могут в полной мере предложить продукты, связанные с CPO. Только Broadcom, Marvell, Intel и еще несколько игроков имеют полностью собственные решения на рынке.
В прошлом году компания Marvell представила коммутатор, использующий технологию 2.5D CPO и процесс VIA-LAST. После обработки кремниевого оптического чипа, сквозные межсоединения (TSV) обрабатываются с помощью технологии OSAT, а затем к кремниевому оптическому чипу добавляется микросхема с перевернутым кристаллом (flip-chip). 16 оптических модулей и коммутирующий чип Marvell Teralynx7 соединены на печатной плате, образуя коммутатор, который может обеспечить скорость переключения 12,8 Тбит/с.
На выставке OFC в этом году компании Broadcom и Marvell также продемонстрировали новейшее поколение коммутационных чипов со скоростью 51,2 Тбит/с, использующих технологию оптоэлектронной совместной упаковки.
В соответствии с техническими характеристиками последнего поколения CPO от Broadcom, благодаря усовершенствованному 3D-процессу CPO достигается более высокая плотность ввода-вывода, энергопотребление CPO составляет 5,5 Вт/800 Гбит/с, что обеспечивает очень высокий коэффициент энергоэффективности. Одновременно с этим Broadcom также совершила прорыв в области CPO со скоростью 200 Гбит/с и 102,4 Тбит/с.
Компания Cisco также увеличила инвестиции в технологию CPO и провела демонстрацию продукта CPO на выставке OFC в этом году, показав накопленные знания в области технологии CPO и ее применение на более интегрированном мультиплексоре/демультиплексоре. Cisco заявила, что проведет пилотное внедрение CPO на коммутаторах с пропускной способностью 51,2 Тбит/с, за которым последует широкомасштабное внедрение на коммутаторах с пропускной способностью 102,4 Тбит/с.
Компания Intel давно занимается разработкой коммутаторов на основе технологии совместной упаковки (CPO), а в последние годы продолжает сотрудничать с Ayar Labs для изучения решений по созданию высокоскоростных межсоединений с использованием совместной упаковки, что открывает путь к массовому производству оптоэлектронных устройств совместной упаковки и оптических межсоединений.
Хотя подключаемые модули по-прежнему остаются предпочтительным вариантом, общее повышение энергоэффективности, которое может обеспечить технология CPO, привлекает все больше производителей. По данным LightCounting, поставки CPO начнут значительно расти, начиная с портов 800G и 1.6T, постепенно станут коммерчески доступны в период с 2024 по 2025 год и достигнут крупных объемов в период с 2026 по 2027 год. В то же время CIR прогнозирует, что рыночная выручка от комплексной фотоэлектрической упаковки достигнет 5,4 миллиарда долларов в 2027 году.
Ранее в этом году TSMC объявила о сотрудничестве с Broadcom, Nvidia и другими крупными заказчиками для совместной разработки технологий кремниевой фотоники, оптических компонентов в общей упаковке (CPO) и других новых продуктов, а также технологических процессов с 45 нм до 7 нм. Компания заявила, что во второй половине следующего года начнется выполнение крупных заказов, а к 2025 году – переход на серийное производство.
Технология CPO, как междисциплинарная технологическая область, включающая фотонные устройства, интегральные схемы, упаковку, моделирование и симуляцию, отражает изменения, вызванные оптоэлектронным синтезом, и эти изменения в передаче данных, несомненно, носят подрывной характер. Хотя применение CPO в крупных центрах обработки данных может появиться лишь через некоторое время, с дальнейшим расширением вычислительных мощностей и высокими требованиями к пропускной способности технология фотоэлектрической согерметизации CPO стала новым полем битвы.
Как видно, производители, работающие в области CPO (оптоэлектронной совместной упаковки), в целом считают, что 2025 год станет ключевым узлом, который также будет иметь скорость передачи данных 102,4 Тбит/с, а недостатки подключаемых модулей еще больше усугубятся. Хотя внедрение CPO может происходить медленно, оптоэлектронная совместная упаковка, несомненно, является единственным способом достижения высокоскоростных сетей с высокой пропускной способностью и низким энергопотреблением.
Дата публикации: 02.04.2024