Эволюция и развитие CPOоптоэлектронныйтехнология совместной упаковки
Оптоэлектронная ко-упаковка — это не новая технология, ее развитие можно проследить еще в 1960-х годах, но в настоящее время фотоэлектрическая ко-упаковка представляет собой всего лишь простую упаковкуоптоэлектронные приборывместе. К 1990-м годам, с ростомоптический модуль связипромышленность, фотоэлектрическая ко-упаковка начала появляться. С взрывом высокой вычислительной мощности и высокой пропускной способности спроса в этом году фотоэлектрическая ко-упаковка и связанные с ней отраслевые технологии снова привлекли к себе большое внимание.
В ходе развития технологии каждый этап также имеет различные формы: от 2.5D CPO, соответствующего спросу 20/50 Тбит/с, до 2.5D Chiplet CPO, соответствующего спросу 50/100 Тбит/с, и, наконец, реализации 3D CPO, соответствующего скорости 100 Тбит/с.
2.5D CPO упаковываетоптический модульи чип сетевого коммутатора на той же подложке для сокращения расстояния линии и увеличения плотности ввода-вывода, а 3D CPO напрямую соединяет оптическую ИС с промежуточным слоем для достижения взаимосвязи шага ввода-вывода менее 50 мкм. Цель его эволюции очень ясна: максимально сократить расстояние между фотоэлектрическим модулем преобразования и чипом сетевого коммутатора.
В настоящее время CPO все еще находится в зачаточном состоянии, и все еще существуют такие проблемы, как низкая производительность и высокие затраты на обслуживание, и лишь немногие производители на рынке могут полностью обеспечить CPO-связанные продукты. Только Broadcom, Marvell, Intel и несколько других игроков имеют полностью фирменные решения на рынке.
Marvell представила коммутатор с технологией 2.5D CPO, использующий процесс VIA-LAST в прошлом году. После обработки кремниевого оптического чипа TSV обрабатывается с возможностью обработки OSAT, а затем электрический чип Flip-Chip добавляется к кремниевому оптическому чипу. 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 этого года компании Broadcom и Marvell также продемонстрировали новейшее поколение микросхем коммутаторов со скоростью 51,2 Тбит/с, использующих технологию оптоэлектронной совместной упаковки.
Из технических деталей последнего поколения CPO от Broadcom, пакет CPO 3D через улучшение процесса для достижения более высокой плотности ввода-вывода, энергопотребление CPO до 5,5 Вт/800G, коэффициент энергоэффективности очень хороший, производительность очень хорошая. В то же время Broadcom также прорывается к единой волне 200 Гбит/с и 102,4 Т CPO.
Cisco также увеличила свои инвестиции в технологию CPO и провела демонстрацию продукта CPO на OFC этого года, показав накопление и применение технологии CPO на более интегрированном мультиплексоре/демультиплексоре. Cisco заявила, что проведет пилотное развертывание CPO в коммутаторах 51,2 Тб, за которым последует широкомасштабное внедрение в циклах коммутаторов 102,4 Тб
Intel уже давно представляет коммутаторы на базе CPO, и в последние годы Intel продолжает сотрудничать с Ayar Labs с целью изучения решений по совместному корпусированию для передачи сигналов с более высокой пропускной способностью, прокладывая путь к массовому производству оптоэлектронных устройств совместного корпусирования и оптических соединительных устройств.
Хотя подключаемые модули по-прежнему являются первым выбором, общее улучшение энергоэффективности, которое может принести CPO, привлекает все больше и больше производителей. По данным LightCounting, поставки CPO начнут значительно увеличиваться с портов 800G и 1,6T, постепенно начнут поступать в продажу с 2024 по 2025 год и сформируют масштабный объем с 2026 по 2027 год. В то же время CIR ожидает, что рыночный доход от фотоэлектрической общей упаковки достигнет 5,4 млрд долларов в 2027 году.
Ранее в этом году TSMC объявила, что объединится с Broadcom, Nvidia и другими крупными клиентами для совместной разработки технологии кремниевой фотоники, общей упаковки оптических компонентов (CPO) и других новых продуктов, технологического процесса от 45 нм до 7 нм, и заявила, что самая быстрая стадия выполнения крупного заказа начнётся во второй половине следующего года, а к 2025 году или около того — на этап массового производства.
Как междисциплинарная технологическая область, охватывающая фотонные устройства, интегральные схемы, упаковку, моделирование и имитацию, технология CPO отражает изменения, внесенные оптоэлектронным слиянием, а изменения, внесенные в передачу данных, несомненно, являются подрывными. Хотя применение CPO можно было бы увидеть только в крупных центрах обработки данных в течение длительного времени, с дальнейшим расширением большой вычислительной мощности и высокими требованиями к пропускной способности, технология фотоэлектрического совместного уплотнения CPO стала новым полем битвы.
Видно, что производители, работающие в CPO, в целом полагают, что 2025 год станет ключевым узлом, который также является узлом с обменной скоростью 102,4 Тбит/с, и недостатки подключаемых модулей будут еще больше усиливаться. Хотя приложения CPO могут появляться медленно, оптоэлектронная ко-упаковка, несомненно, является единственным способом достижения высокой скорости, высокой пропускной способности и сетей с низким энергопотреблением.
Время публикации: 02.04.2024