Evolución e progreso do CPOoptoelectrónicotecnoloxía de co-envasado
O coempaquetado optoelectrónico non é unha tecnoloxía nova, o seu desenvolvemento remóntase á década de 1960, pero neste momento, o coempaquetado fotoeléctrico é só un simple empaquetado dedispositivos optoelectrónicosxuntos. Na década de 1990, co auxe domódulo de comunicación ópticaindustria, comezou a xurdir o coempaquetado fotoeléctrico. Co auxe da alta potencia de computación e a alta demanda de ancho de banda este ano, o coempaquetado fotoeléctrico e a súa tecnoloxía ramificada relacionada volveron recibir moita atención.
No desenvolvemento da tecnoloxía, cada etapa tamén ten diferentes formas, desde o CPO 2.5D correspondente a unha demanda de 20/50 Tb/s, ata o CPO Chiplet 2.5D correspondente a unha demanda de 50/100 Tb/s e, finalmente, acadar o CPO 3D correspondente a unha taxa de 100 Tb/s.
O CPO 2.5D empaqueta omódulo ópticoe o chip de conmutación de rede no mesmo substrato para acurtar a distancia da liña e aumentar a densidade de E/S, e o CPO 3D conecta directamente o CI óptico á capa intermedia para lograr a interconexión do paso de E/S inferior a 50 um. O obxectivo da súa evolución é moi claro: reducir ao máximo a distancia entre o módulo de conversión fotoeléctrica e o chip de conmutación de rede.
Na actualidade, o CPO aínda está nos seus inicios e aínda existen problemas como o baixo rendemento e os altos custos de mantemento, e poucos fabricantes no mercado poden ofrecer produtos relacionados co CPO na súa totalidade. Só Broadcom, Marvell, Intel e un puñado doutros actores teñen solucións totalmente propietarias no mercado.
Marvell presentou o ano pasado un conmutador de tecnoloxía CPO 2.5D que emprega o proceso VIA-LAST. Despois de procesar o chip óptico de silicio, o TSV procésase coa capacidade de procesamento de OSAT e, a continuación, engádese o chip eléctrico flip-chip ao chip óptico de silicio. 16 módulos ópticos e o chip de conmutación Marvell Teralynx7 están interconectados na placa de circuíto impreso para formar un conmutador, que pode alcanzar unha velocidade de conmutación de 12,8 Tbps.
Na OFC deste ano, Broadcom e Marvell tamén presentaron a última xeración de chips de conmutación de 51,2 Tbps empregando tecnoloxía de coempaquetado optoelectrónico.
Desde os detalles técnicos da última xeración de CPO de Broadcom, o paquete CPO 3D, pasando pola mellora do proceso para conseguir unha maior densidade de E/S, o consumo de enerxía do CPO a 5,5 W/800 G, a relación de eficiencia enerxética é moi boa e o rendemento é moi bo. Ao mesmo tempo, Broadcom tamén está a alcanzar unha onda única de 200 Gbps e 102,4 T de CPO.
Cisco tamén aumentou o seu investimento en tecnoloxía CPO e fixo unha demostración do produto CPO na OFC deste ano, mostrando a súa acumulación e aplicación da tecnoloxía CPO nun multiplexor/demultiplexor máis integrado. Cisco dixo que levará a cabo unha implementación piloto de CPO en conmutadores de 51,2 Tb, seguida dunha adopción a grande escala en ciclos de conmutadores de 102,4 Tb.
Intel leva moito tempo introducindo conmutadores baseados en CPO e, nos últimos anos, continuou a traballar con Ayar Labs para explorar solucións de interconexión de sinais de maior ancho de banda coempaquetadas, abrindo o camiño para a produción en masa de dispositivos de coempaquetado optoelectrónico e interconexión óptica.
Aínda que os módulos conectables seguen sendo a primeira opción, a mellora xeral da eficiencia enerxética que pode aportar o CPO atraeu a cada vez máis fabricantes. Segundo LightCounting, os envíos de CPO comezarán a aumentar significativamente a partir dos portos de 800G e 1.6T, comezarán a estar dispoñibles comercialmente gradualmente entre 2024 e 2025 e formarán un volume a grande escala entre 2026 e 2027. Ao mesmo tempo, CIR espera que os ingresos do mercado de envases fotoeléctricos totais alcancen os 5.400 millóns de dólares en 2027.
A principios deste ano, TSMC anunciou que colaborará con Broadcom, Nvidia e outros grandes clientes para desenvolver conxuntamente tecnoloxía fotónica de silicio, compoñentes ópticos de envasado común CPO e outros produtos novos, tecnoloxía de procesos de 45 nm a 7 nm, e dixo que a segunda metade máis rápida do próximo ano comezará a cumprir co gran pedido, 2025 máis ou menos para alcanzar a fase de volume.
Como campo tecnolóxico interdisciplinario que inclúe dispositivos fotónicos, circuítos integrados, empaquetado, modelado e simulación, a tecnoloxía CPO reflicte os cambios producidos pola fusión optoelectrónica, e os cambios introducidos na transmisión de datos son sen dúbida subversivos. Aínda que a aplicación de CPO só pode verse en grandes centros de datos durante moito tempo, coa maior expansión da gran potencia de cálculo e os altos requisitos de ancho de banda, a tecnoloxía de selado conxunto fotoeléctrico CPO converteuse nun novo campo de batalla.
Pódese observar que os fabricantes que traballan en CPO xeralmente cren que 2025 será un nodo clave, que tamén é un nodo cunha taxa de cambio de 102,4 Tbps, e as desvantaxes dos módulos conectables amplificaranse aínda máis. Aínda que as aplicacións de CPO poden chegar lentamente, o coempaquetado optoelectrónico é sen dúbida a única forma de lograr redes de alta velocidade, alto ancho de banda e baixa potencia.
Data de publicación: 02-04-2024