Evoluzione e progresso del CPOoptoelettronicotecnologia di co-confezionamento
Il co-packaging optoelettronico non è una tecnologia nuova, il suo sviluppo può essere fatto risalire agli anni '60, ma al momento, il co-packaging fotoelettrico è solo un semplice pacchetto didispositivi optoelettroniciinsieme. Entro gli anni '90, con l'ascesa delmodulo di comunicazione otticaNel settore, il co-packaging fotoelettrico ha iniziato a emergere. Con l'esplosione dell'elevata potenza di calcolo e della domanda di banda larga quest'anno, il co-packaging fotoelettrico e la tecnologia correlata hanno nuovamente ricevuto grande attenzione.
Nello sviluppo della tecnologia, ogni fase ha anche forme diverse, dal CPO 2.5D corrispondente a una domanda di 20/50 Tb/s, al CPO Chiplet 2.5D corrispondente a una domanda di 50/100 Tb/s, per poi realizzare il CPO 3D corrispondente a una velocità di 100 Tb/s.
Il CPO 2.5D confeziona ilmodulo otticoe il chip di commutazione di rete sullo stesso substrato per ridurre la distanza di linea e aumentare la densità di I/O, mentre il CPO 3D collega direttamente il circuito integrato ottico allo strato intermedio per ottenere un'interconnessione del passo I/O inferiore a 50 µm. L'obiettivo della sua evoluzione è molto chiaro: ridurre il più possibile la distanza tra il modulo di conversione fotoelettrica e il chip di commutazione di rete.
Attualmente, il CPO è ancora agli inizi e presenta ancora problemi come la bassa resa e gli elevati costi di manutenzione, e pochi produttori sul mercato sono in grado di fornire prodotti CPO completi. Solo Broadcom, Marvell, Intel e una manciata di altri operatori offrono soluzioni completamente proprietarie sul mercato.
Lo scorso anno, Marvell ha introdotto uno switch con tecnologia CPO 2.5D basato sul processo VIA-LAST. Dopo la lavorazione del chip ottico in silicio, il TSV viene elaborato con la capacità di elaborazione di OSAT, quindi il flip-chip del 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, in grado di raggiungere una velocità di commutazione di 12,8 Tbps.
All'OFC di quest'anno, Broadcom e Marvell hanno inoltre presentato l'ultima generazione di chip di commutazione da 51,2 Tbps che utilizzano la tecnologia di co-packaging optoelettronico.
Grazie ai dettagli tecnici dell'ultima generazione di CPO di Broadcom, al package CPO 3D e al miglioramento del processo per ottenere una maggiore densità di I/O, il consumo energetico del CPO è arrivato a 5,5 W/800 GHz, con un ottimo rapporto efficienza energetica e ottime prestazioni. Allo stesso tempo, Broadcom sta anche introducendo una singola wave di CPO da 200 Gbps e 102,4 T.
Cisco ha inoltre incrementato i suoi investimenti nella tecnologia CPO e ha presentato una dimostrazione del prodotto CPO all'OFC di quest'anno, mostrando l'accumulo di tecnologia CPO e la sua applicazione su un multiplexer/demultiplexer più integrato. Cisco ha affermato che condurrà un'implementazione pilota della CPO su switch da 51,2 Tb, seguita da un'adozione su larga scala in cicli di switch da 102,4 Tb.
Intel ha da tempo introdotto switch basati su CPO e negli ultimi anni ha continuato a collaborare con Ayar Labs per esplorare soluzioni di interconnessione del segnale a larghezza di banda più elevata in co-packaging, aprendo la strada alla produzione di massa di dispositivi di co-packaging optoelettronici e di interconnessione ottica.
Sebbene i moduli plug-in 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 significativamente a partire dalle porte 800G e 1,6T, per poi essere gradualmente disponibili in commercio tra il 2024 e il 2025 e raggiungere volumi su larga scala tra il 2026 e il 2027. Allo stesso tempo, CIR prevede che il fatturato di mercato del packaging fotoelettrico totale 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 della fotonica al 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 del prossimo anno inizierà a soddisfare più rapidamente il grande ordine, entro il 2025 circa per raggiungere la fase di volume.
In quanto 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 indubbiamente sovversivi. Sebbene l'applicazione del CPO possa essere osservata per lungo tempo solo nei grandi data center, con l'ulteriore espansione della potenza di calcolo e dei requisiti di elevata larghezza di banda, la tecnologia di co-sigillatura fotoelettrica del CPO è diventata un nuovo campo di battaglia.
Si può osservare che i produttori che operano nel settore CPO ritengono generalmente che il 2025 sarà un anno chiave, con un tasso di scambio di 102,4 Tbps, e che gli svantaggi dei moduli collegabili saranno ulteriormente amplificati. Sebbene le applicazioni CPO possano svilupparsi lentamente, il co-packaging optoelettronico è senza dubbio l'unico modo per realizzare reti ad alta velocità, elevata larghezza di banda e basso consumo.
Data di pubblicazione: 02-04-2024