Эволюция и развитие CPOоптоэлектронныйтехнология совместной упаковки
Оптоэлектронная ко-упаковка не является новой технологией, ее развитие можно проследить еще до 1960-х годов, но в настоящее время фотоэлектрическая ко-упаковка представляет собой всего лишь простую упаковкуоптоэлектронные приборыВместе. К 1990-м годам, с ростомоптический модуль связиВ отрасли начала развиваться фотоэлектрическая ко-упаковка. В связи с резким ростом спроса на высокие вычислительные мощности и высокую пропускную способность в этом году, фотоэлектрическая ко-упаковка и связанные с ней отраслевые технологии вновь привлекли к себе пристальное внимание.
В процессе 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, реализуется 3D CPO, соответствующий скорости 100 Тбит/с.
Пакеты 2.5D CPO включают в себяоптический модульи чип 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 межсоединение с шагом ввода-вывода менее 50 мкм. Цель его развития предельно ясна: максимально сократить расстояние между модулем фотоэлектрического преобразования и чипом сетевого коммутатора.
В настоящее время технология CPO всё ещё находится на начальном этапе развития, и существуют такие проблемы, как низкая производительность и высокие затраты на обслуживание. Кроме того, лишь немногие производители на рынке могут предложить полноценные решения, связанные с CPO. Только Broadcom, Marvell, Intel и несколько других компаний предлагают полностью проприетарные решения.
В прошлом году Marvell представила коммутатор с технологией 2.5D CPO, использующий техпроцесс VIA-LAST. После обработки кремниевого оптического чипа, TSV обрабатывается с использованием возможностей OSAT, после чего к кремниевому оптическому чипу добавляется электрический чип Flip-Chip. 16 оптических модулей и коммутационный чип Marvell Teralynx7 соединены на печатной плате, образуя коммутатор, способный достигать скорости коммутации 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.
Согласно техническим характеристикам новейшего поколения CPO от Broadcom, пакет CPO 3D, разработанный с учётом усовершенствования процесса, обеспечивает более высокую плотность ввода-вывода, энергопотребление CPO достигло 5,5 Вт/800 Гбит/с, а показатели энергоэффективности и производительности весьма высоки. Кроме того, Broadcom выходит на рынок CPO со скоростями 200 Гбит/с и 102,4 Тбит/с.
Компания Cisco также увеличила инвестиции в технологию CPO и провела демонстрацию продукта CPO на конференции OFC этого года, продемонстрировав накопление и применение технологии CPO на более интегрированном мультиплексоре/демультиплексоре. Cisco заявила, что проведёт пилотное внедрение CPO на коммутаторах 51,2 Тбит/с, а затем — широкомасштабное внедрение на коммутаторах 102,4 Тбит/с.
Корпорация Intel уже давно представила коммутаторы на базе CPO, и в последние годы Intel продолжила сотрудничество с Ayar Labs с целью изучения комплексных решений по передаче сигналов с более высокой пропускной способностью, прокладывая путь к массовому производству оптоэлектронных комплексных и оптических межсоединительных устройств.
Хотя подключаемые модули по-прежнему остаются предпочтительным вариантом, общее повышение энергоэффективности, которое может обеспечить CPO, привлекает всё больше производителей. По данным LightCounting, поставки CPO начнут значительно расти с портов 800G и 1,6T, постепенно поступят в продажу с 2024 по 2025 год и достигнут крупных объёмов с 2026 по 2027 год. В то же время CIR ожидает, что объём рынка фотоэлектрических модулей достигнет 5,4 млрд долларов США к 2027 году.
Ранее в этом году компания TSMC объявила о намерении объединить усилия 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, а также заявила, что наиболее быстрое выполнение крупных заказов начнется во второй половине следующего года, а к 2025 году планируется выход на стадию массового производства.
Технология CPO, являясь междисциплинарной технологической областью, охватывающей фотонные устройства, интегральные схемы, корпусирование, моделирование и имитацию, отражает изменения, вызванные оптоэлектронным синтезом, а эти изменения в передаче данных, несомненно, являются революционными. Хотя CPO долгое время применялся только в крупных центрах обработки данных, с дальнейшим ростом вычислительной мощности и требований к высокой пропускной способности технология фотоэлектрической совместной герметизации CPO стала новым полем битвы.
Видно, что производители, работающие в сфере CPO, в целом считают, что 2025 год станет ключевым узлом, который также является узлом с пропускной способностью 102,4 Тбит/с, и недостатки подключаемых модулей ещё больше усугубятся. Хотя применение CPO может развиваться медленно, оптоэлектронная ко-пакетация, несомненно, является единственным способом достижения высокой скорости, высокой пропускной способности и низкого энергопотребления в сетях.
Время публикации: 02.04.2024