Evoluzione e progresso del CPOoptoelettronicotecnologia del co-packaging
Il co-packaging optoelettronico non è una nuova tecnologia, il suo sviluppo può essere fatto risalire agli anni '60, ma al momento il co-packaging fotoelettrico è solo un semplice pacchetto didispositivi optoelettroniciinsieme. Negli anni '90, con l'ascesa delmodulo di comunicazione otticaindustria, il copackaging fotoelettrico cominciò ad emergere. Con l'esplosione dell'elevata potenza di calcolo e dell'elevata domanda di larghezza di banda quest'anno, il co-packaging fotoelettrico e la tecnologia ad esso correlata hanno ricevuto ancora una volta molta attenzione.
Nello sviluppo della tecnologia, ogni fase ha anche forme diverse, dal CPO 2.5D corrispondente alla domanda di 20/50 Tb/s, al CPO Chiplet 2.5D corrispondente alla domanda di 50/100 Tb/s, per infine realizzare CPO 3D corrispondente a 100 Tb/s valutare.
Il CPO 2.5D racchiude ilmodulo otticoe il chip dello switch di rete sullo stesso substrato per ridurre la distanza della linea e aumentare la densità I/O, mentre il CPO 3D collega direttamente l'IC ottico allo strato intermedio per ottenere l'interconnessione del passo I/O inferiore a 50um. L'obiettivo della sua evoluzione è molto chiaro, ovvero ridurre il più possibile la distanza tra il modulo di conversione fotoelettrica e il chip di commutazione di rete.
Al momento, il CPO è ancora agli inizi e sussistono ancora problemi come la bassa resa e gli elevati costi di manutenzione, e pochi produttori sul mercato possono fornire completamente prodotti correlati al CPO. Solo Broadcom, Marvell, Intel e una manciata di altri attori dispongono di soluzioni completamente proprietarie sul mercato.
Marvell ha introdotto lo scorso anno uno switch con tecnologia CPO 2.5D utilizzando il processo VIA-LAST. Dopo che il chip ottico in silicio è stato elaborato, il TSV viene elaborato con la capacità di elaborazione di OSAT, quindi il chip flip-chip elettrico viene aggiunto al chip ottico in silicio. 16 moduli ottici e il chip di commutazione Marvell Teralynx7 sono interconnessi sul PCB per formare uno switch, che può raggiungere una velocità di commutazione di 12,8 Tbps.
All'OFC di quest'anno, Broadcom e Marvell hanno anche presentato l'ultima generazione di chip switch da 51,2 Tbps utilizzando la tecnologia di co-packaging optoelettronico.
Dall'ultima generazione di dettagli tecnici CPO di Broadcom, pacchetto CPO 3D attraverso il miglioramento del processo per ottenere una maggiore densità I/O, consumo energetico CPO a 5,5 W/800 G, rapporto di efficienza energetica è molto buono, prestazioni molto buone. Allo stesso tempo, anche Broadcom sta raggiungendo una singola ondata di 200 Gbps e CPO 102.4T.
Cisco ha inoltre aumentato i propri investimenti nella tecnologia CPO e ha effettuato una dimostrazione del prodotto CPO all'OFC di quest'anno, mostrando l'accumulo e l'applicazione della tecnologia CPO su un multiplexer/demultiplexer più integrato. Cisco ha affermato che condurrà un'implementazione pilota di CPO in switch da 51,2 Tb, seguita da un'adozione su larga scala in cicli di switch da 102,4 Tb
Intel ha introdotto da tempo switch basati su CPO e negli ultimi anni Intel ha continuato a collaborare con Ayar Labs per esplorare soluzioni di interconnessione di segnali con larghezza di banda maggiore co-confezionate, aprendo la strada alla produzione di massa di co-packaging optoelettronico e dispositivi di interconnessione ottica.
Sebbene i moduli collegabili siano ancora la prima scelta, il miglioramento complessivo dell’efficienza energetica che il CPO può apportare ha attratto sempre più produttori. Secondo LightCounting, le spedizioni di CPO inizieranno ad aumentare in modo significativo dai porti 800G e 1.6T, inizieranno gradualmente ad essere disponibili in commercio dal 2024 al 2025 e formeranno un volume su larga scala dal 2026 al 2027. Allo stesso tempo, CIR prevede che il il fatturato totale del mercato degli imballaggi fotoelettrici raggiungerà i 5,4 miliardi di dollari nel 2027.
All'inizio di quest'anno, TSMC ha annunciato che collaborerà con Broadcom, Nvidia e altri grandi clienti per sviluppare congiuntamente la tecnologia fotonica del silicio, componenti ottici di packaging comuni CPO e altri nuovi prodotti, tecnologia di processo da 45 nm a 7 nm, e ha affermato che la seconda metà più veloce del prossimo anno ha iniziato a soddisfare il grande ordine, nel 2025 circa per raggiungere la fase di volume.
Essendo un campo tecnologico interdisciplinare che coinvolge dispositivi fotonici, circuiti integrati, packaging, modellazione e simulazione, la tecnologia CPO riflette i cambiamenti apportati dalla fusione optoelettronica e i cambiamenti apportati alla trasmissione dei dati sono senza dubbio sovversivi. Sebbene l'applicazione del CPO possa essere vista solo nei grandi data center per molto tempo, con l'ulteriore espansione della grande potenza di calcolo e dei requisiti di larghezza di banda elevata, la tecnologia di co-tenuta fotoelettrica CPO è diventata un nuovo campo di battaglia.
Si può vedere che i produttori che lavorano nel CPO credono generalmente che il 2025 sarà un nodo chiave, che è anche un nodo con un tasso di cambio di 102,4 Tbps, e gli svantaggi dei moduli collegabili saranno ulteriormente amplificati. Sebbene le applicazioni CPO possano arrivare lentamente, il co-packaging optoelettronico è senza dubbio l'unico modo per ottenere reti ad alta velocità, elevata larghezza di banda e bassa potenza.
Orario di pubblicazione: 02 aprile 2024