Evolution och framsteg av CPOoptoelektroniskasamförpackningsteknik
Optoelektronisk samförpackning är inte en ny teknik, dess utveckling kan spåras tillbaka till 1960-talet, men vid denna tidpunkt är fotoelektrisk samförpackning bara ett enkelt paket medoptoelektroniska anordningartillsammans. På 1990-talet, med uppkomsten avoptisk kommunikationsmodulindustrin började fotoelektriska samförpackningar dyka upp. Med utblåsningen av hög datorkraft och hög bandbreddsefterfrågan i år har fotoelektrisk sampaketering, och dess relaterade grenteknologi, återigen fått stor uppmärksamhet.
I utvecklingen av teknik har varje steg också olika former, från 2,5D CPO motsvarande 20/50Tb/s efterfrågan, till 2,5D Chiplet CPO motsvarande 50/100Tb/s efterfrågan, och slutligen realisera 3D CPO motsvarande 100Tb/s hastighet.
2.5D CPO paketeraroptisk moduloch nätverksväxlingschippet på samma substrat för att förkorta linjeavståndet och öka I/O-densiteten, och 3D CPO:n ansluter direkt den optiska IC:n till det mellanliggande lagret för att uppnå en sammankoppling av I/O-pitch på mindre än 50um. Målet med dess utveckling är mycket tydligt, vilket är att minska avståndet mellan den fotoelektriska omvandlingsmodulen och nätverksväxlingschippet så mycket som möjligt.
För närvarande är CPO fortfarande i sin linda, och det finns fortfarande problem som låg avkastning och höga underhållskostnader, och få tillverkare på marknaden kan fullt ut tillhandahålla CPO-relaterade produkter. Endast Broadcom, Marvell, Intel och en handfull andra aktörer har helt egenutvecklade lösningar på marknaden.
Marvell introducerade en 2.5D CPO-teknikswitch med VIA-LAST-processen förra året. Efter att det optiska kiselchippet har bearbetats, bearbetas TSV med bearbetningsförmågan hos OSAT, och sedan läggs det elektriska chipet flip-chip till det optiska kiselchipset. 16 optiska moduler och omkopplingschip Marvell Teralynx7 är sammankopplade på PCB:n för att bilda en switch, som kan uppnå en switchhastighet på 12,8 Tbps.
Vid årets OFC demonstrerade Broadcom och Marvell också den senaste generationen av 51,2 Tbps switchchips med hjälp av optoelektronisk co-packaging-teknik.
Från Broadcoms senaste generation av CPO tekniska detaljer, CPO 3D-paket genom förbättring av processen för att uppnå en högre I/O-densitet, CPO-strömförbrukning till 5,5W/800G, energieffektivitetsförhållandet är mycket bra prestanda är mycket bra. Samtidigt slår Broadcom också igenom till en enda våg av 200Gbps och 102,4T CPO.
Cisco har också ökat sin investering i CPO-teknik och gjort en CPO-produktdemonstration i årets OFC, som visar sin CPO-teknikackumulering och tillämpning på en mer integrerad multiplexer/demultiplexer. Cisco sa att de kommer att genomföra en pilotinstallation av CPO i 51,2 Tb-switchar, följt av storskalig användning i 102,4 Tb-switchcykler
Intel har länge introducerat CPO-baserade switchar, och under de senaste åren har Intel fortsatt att arbeta med Ayar Labs för att utforska sampaketerade signalsammankopplingslösningar med högre bandbredd, vilket banar väg för massproduktion av optoelektronisk sampaketering och optiska sammankopplingsenheter.
Även om pluggbara moduler fortfarande är förstahandsvalet, har den övergripande energieffektiviteten som CPO kan medföra lockat fler och fler tillverkare. Enligt LightCounting kommer CPO-sändningar att börja öka avsevärt från 800G- och 1.6T-portar, gradvis börja bli kommersiellt tillgängliga från 2024 till 2025 och bilda en storskalig volym från 2026 till 2027. Samtidigt förväntar sig CIR att Marknadsintäkterna för fotoelektriska totalförpackningar kommer att nå 5,4 miljarder USD 2027.
Tidigare i år tillkännagav TSMC att de kommer att gå ihop med Broadcom, Nvidia och andra stora kunder för att gemensamt utveckla kiselfotonikteknologi, vanliga förpackningsoptiska komponenter CPO och andra nya produkter, processteknik från 45nm till 7nm, och sa att den snabbaste andra halvan nästa år började möta den stora ordern, 2025 eller så för att nå volymstadiet.
Som ett tvärvetenskapligt teknikområde som involverar fotoniska enheter, integrerade kretsar, förpackning, modellering och simulering, återspeglar CPO-teknik de förändringar som optoelektronisk sammansmältning medför, och förändringarna i dataöverföring är utan tvekan subversiva. Även om tillämpningen av CPO endast kan ses i stora datacenter under en lång tid, med den ytterligare expansionen av stor datorkraft och höga bandbreddskrav, har CPO fotoelektrisk co-seal-teknik blivit ett nytt slagfält.
Man kan se att tillverkare som arbetar i CPO generellt tror att 2025 kommer att bli en nyckelnod, vilket också är en nod med en växelkurs på 102,4Tbps, och nackdelarna med pluggbara moduler kommer att förstärkas ytterligare. Även om CPO-applikationer kan komma långsamt, är opto-elektronisk sampaketering utan tvekan det enda sättet att uppnå nätverk med hög hastighet, hög bandbredd och låg effekt.
Posttid: 2024-02-02