Эволюция и прогресс CPOоптоэлектронныйтехнология совместной упаковки
Оптоэлектронная совместная упаковка не является новой технологией, ее развитие можно проследить еще в 1960-х годах, но в настоящее время фотоэлектрическая совместная упаковка представляет собой всего лишь простую упаковкуоптоэлектронные устройствавместе. К 1990-м годам, с появлениеммодуль оптической связипромышленности начала появляться фотоэлектрическая совместная упаковка. В связи с резким ростом спроса на высокую вычислительную мощность и высокую пропускную способность в этом году фотоэлектрическая совместная упаковка и связанные с ней отраслевые технологии снова привлекли большое внимание.
В развитии технологии каждый этап также имеет разные формы: от 2,5D CPO, соответствующего требованию 20/50 Тбит/с, до 2,5D Chiplet CPO, соответствующего требованию 50/100 Тбит/с, и, наконец, реализации 3D CPO, соответствующего 100 Тбит/с. ставка.
2.5D CPO включает в себяоптический модульи чип сетевого коммутатора на той же подложке, чтобы сократить расстояние между линиями и увеличить плотность ввода-вывода, а 3D CPO напрямую соединяет оптическую микросхему с промежуточным слоем, чтобы обеспечить межсоединение шага ввода-вывода менее 50 мкм. Цель его эволюции очень ясна: максимально сократить расстояние между модулем фотоэлектрического преобразования и чипом сетевой коммутации.
В настоящее время CPO все еще находится в зачаточном состоянии, и все еще существуют такие проблемы, как низкая производительность и высокие затраты на техническое обслуживание, и лишь немногие производители на рынке могут полностью предоставить продукцию, связанную с CPO. Только Broadcom, Marvell, Intel и несколько других игроков имеют на рынке полностью проприетарные решения.
В прошлом году Marvell представила переключатель технологии 2.5D CPO, использующий процесс VIA-LAST. После обработки кремниевого оптического чипа TSV обрабатывается с использованием возможностей обработки OSAT, а затем к кремниевому оптическому чипу добавляется перевернутый электрический чип. 16 оптических модулей и коммутационный чип Marvell Teralynx7 соединены между собой на печатной плате, образуя коммутатор, который может достигать скорости переключения 12,8 Тбит/с.
На выставке OFC в этом году компании Broadcom и Marvell также продемонстрировали новейшее поколение микросхем коммутаторов со скоростью 51,2 Тбит/с, использующих технологию оптоэлектронной совместной упаковки.
Из последнего поколения технических деталей CPO от Broadcom, пакета CPO 3D за счет улучшения процесса для достижения более высокой плотности ввода-вывода, энергопотребления CPO до 5,5 Вт/800G, коэффициент энергоэффективности очень хороший, производительность очень хорошая. В то же время Broadcom также переходит на единую волну 200 Гбит/с и 102,4 Т CPO.
Cisco также увеличила свои инвестиции в технологию CPO и провела демонстрацию продукта CPO на выставке OFC в этом году, продемонстрировав накопление и применение своей технологии CPO на более интегрированном мультиплексоре/демультиплексоре. Cisco заявила, что проведет пилотное внедрение CPO в коммутаторах 51,2 ТБ, после чего последует широкомасштабное внедрение в циклах коммутаторов 102,4 ТБ.
Intel уже давно представила коммутаторы на базе CPO, и в последние годы Intel продолжает работать с Ayar Labs над исследованием совместных решений для соединения сигналов с более высокой пропускной способностью, открывая путь для массового производства оптоэлектронных совместных устройств и устройств оптических межсоединений.
Хотя подключаемые модули по-прежнему являются предпочтительным выбором, общее повышение энергоэффективности, которое может обеспечить CPO, привлекает все больше и больше производителей. По данным LightCounting, поставки CPO начнут значительно увеличиваться с портов 800G и 1.6T, постепенно станут коммерчески доступными с 2024 по 2025 год и сформируют масштабный объём с 2026 по 2027 год. При этом в CIR ожидают, что Доход рынка фотоэлектрической упаковки достигнет $5,4 млрд в 2027 году.
Ранее в этом году TSMC объявила, что объединится с Broadcom, Nvidia и другими крупными клиентами для совместной разработки технологии кремниевой фотоники, общих упаковочных оптических компонентов CPO и других новых продуктов, технологии процесса от 45 до 7 нм, и заявила, что самая быстрая вторая половина следующего года начали выполнять большой заказ, к 2025 году или около того, чтобы достичь стадии объема.
Будучи междисциплинарной областью технологий, включающей фотонные устройства, интегральные схемы, упаковку, моделирование и симуляцию, технология CPO отражает изменения, привнесенные оптоэлектронным синтезом, а изменения, внесенные в передачу данных, несомненно, носят подрывной характер. Хотя применение CPO в течение длительного времени можно будет увидеть только в крупных центрах обработки данных, с дальнейшим расширением требований к большой вычислительной мощности и высокой пропускной способности технология фотоэлектрического совместного уплотнения CPO стала новым полем битвы.
Видно, что производители, работающие в CPO, в целом полагают, что 2025 год будет ключевым узлом, который также является узлом со скоростью обмена 102,4 Тбит/с, и недостатки подключаемых модулей будут еще больше усиливаться. Хотя приложения CPO могут развиваться медленно, оптоэлектронная совместная упаковка, несомненно, является единственным способом создания сетей с высокой скоростью, высокой пропускной способностью и низким энергопотреблением.
Время публикации: 02 апреля 2024 г.