Razvoj in napredek CPOoptoelektronskico-packaging tehnologija
Optoelektronsko skupno pakiranje ni nova tehnologija, njegov razvoj je mogoče zaslediti v šestdesetih letih prejšnjega stoletja, vendar je v tem času fotoelektrično skupno pakiranje le preprost paketoptoelektronske napraveskupaj. Do devetdesetih let prejšnjega stoletja, z vzponomoptični komunikacijski modulindustriji se je začelo pojavljati fotoelektrično pakiranje. Z izbruhom visoke računalniške moči in velikega povpraševanja po pasovni širini v letošnjem letu je fotoelektrično pakiranje in z njim povezana veja tehnologije ponovno prejela veliko pozornosti.
V razvoju tehnologije ima vsaka stopnja tudi različne oblike, od 2.5D CPO, ki ustreza 20/50Tb/s povpraševanju, do 2.5D Chiplet CPO, ki ustreza 50/100Tb/s povpraševanju, in končno realizira 3D CPO, ki ustreza 100Tb/s. stopnja.
2.5D CPO vsebuje paketeoptični modulin čip omrežnega stikala na istem substratu za skrajšanje razdalje linije in povečanje gostote V/I, 3D CPO pa neposredno poveže optični IC z vmesno plastjo, da doseže medsebojno povezavo koraka V/I manj kot 50 um. Cilj njegovega razvoja je zelo jasen, to je čim bolj zmanjšati razdaljo med fotoelektričnim pretvorniškim modulom in omrežnim preklopnim čipom.
Trenutno je CPO še vedno v povojih in še vedno obstajajo težave, kot so nizek izkoristek in visoki stroški vzdrževanja, le malo proizvajalcev na trgu pa lahko v celoti zagotovi izdelke, povezane s CPO. Samo Broadcom, Marvell, Intel in peščica drugih igralcev imajo na trgu popolnoma lastniške rešitve.
Lani je Marvell predstavil 2.5D CPO tehnologijo s postopkom VIA-LAST. Po obdelavi silicijevega optičnega čipa se TSV obdela z zmožnostjo obdelave OSAT, nato pa se silicijevemu optičnemu čipu doda električni čip flip-chip. 16 optičnih modulov in preklopni čip Marvell Teralynx7 so medsebojno povezani na PCB, da tvorijo stikalo, ki lahko doseže preklopno hitrost 12,8 Tbps.
Na letošnjem OFC-ju sta Broadcom in Marvell predstavila tudi najnovejšo generacijo stikalnih čipov s hitrostjo 51,2 Tbps, ki uporabljajo tehnologijo optoelektronskega sopakiranja.
Od Broadcomove najnovejše generacije tehničnih podrobnosti CPO, paketa CPO 3D prek izboljšave postopka za doseganje večje gostote V/I, porabe energije CPO do 5,5 W/800 G, razmerje energetske učinkovitosti je zelo dobro, zmogljivost je zelo dobra. Istočasno se Broadcom prebija tudi do enega vala 200 Gbps in 102,4T CPO.
Cisco je prav tako povečal svoje naložbe v tehnologijo CPO in izvedel predstavitev izdelka CPO na letošnjem OFC, ki prikazuje zbiranje in uporabo tehnologije CPO na bolj integriranem multiplekserju/demultiplekserju. Cisco je dejal, da bo izvedel pilotno uvedbo CPO v stikala 51,2 Tb, čemur bo sledila obsežna uvedba v stikalnih ciklih 102,4 Tb
Intel je že dolgo uvedel stikala, ki temeljijo na CPO, in v zadnjih letih je Intel nadaljeval sodelovanje z Ayar Labs pri raziskovanju sopakiranih rešitev za medsebojno povezovanje signalov z večjo pasovno širino, s čimer je tlakoval pot za množično proizvodnjo optoelektronskih sopakiranih in optičnih povezovalnih naprav.
Čeprav so vtični moduli še vedno prva izbira, je splošno izboljšanje energetske učinkovitosti, ki ga lahko prinese CPO, privabilo vedno več proizvajalcev. Glede na LightCounting se bodo pošiljke CPO začele znatno povečevati s priključki 800G in 1,6T, postopoma bodo komercialno dostopne od leta 2024 do 2025 in tvorile velik obseg od leta 2026 do 2027. Hkrati CIR pričakuje, da bo tržni prihodki celotne fotoelektrične embalaže bodo leta 2027 dosegli 5,4 milijarde dolarjev.
V začetku tega leta je TSMC napovedal, da se bo združil z Broadcomom, Nvidio in drugimi velikimi strankami, da bi skupaj razvili tehnologijo silicijeve fotonike, skupno embalažo optičnih komponent CPO in druge nove izdelke, procesno tehnologijo od 45 nm do 7 nm, in dejal, da je najhitrejša druga polovica naslednjega leta začeli izpolnjevati veliko naročilo, 2025 ali tako, da bi dosegli stopnjo obsega.
Kot interdisciplinarno tehnološko področje, ki vključuje fotonske naprave, integrirana vezja, embalažo, modeliranje in simulacijo, tehnologija CPO odraža spremembe, ki jih prinaša optoelektronska fuzija, spremembe, ki jih prinaša prenos podatkov, pa so nedvomno subverzivne. Čeprav je uporaba CPO morda dolgo časa vidna le v velikih podatkovnih centrih, je z nadaljnjo širitvijo velike računalniške moči in zahtev po visoki pasovni širini tehnologija fotoelektričnega tesnjenja CPO postala novo bojno polje.
Vidimo lahko, da proizvajalci, ki delajo v CPO, na splošno verjamejo, da bo leto 2025 ključno vozlišče, ki je tudi vozlišče z menjalnim tečajem 102,4 Tbps, slabosti vtičnih modulov pa bodo še povečane. Čeprav se aplikacije CPO morda razvijajo počasi, je optoelektronsko skupno pakiranje nedvomno edini način za doseganje omrežij z visoko hitrostjo, visoko pasovno širino in nizko porabo energije.
Čas objave: Apr-02-2024