CPO areng ja edusammudoptoelektroonilinekaaspakendamise tehnoloogia
Optoelektrooniline kaaspakkimine ei ole uus tehnoloogia, selle arengut saab jälgida 1960. aastatesse, kuid praegusel ajal on fotoelektriline kaaspakkimine lihtsalt üks pakendoptoelektroonilised seadmedkoos. 1990. aastateks, koos tõusugaoptiline sidemoodulTööstuses hakkas tekkima fotoelektriline kopakkimine. Suure arvutusvõimsuse ja suure ribalaiuse nõudluse plahvatusliku kasvuga sel aastal on fotoelektriline kopakkimine ja sellega seotud harutehnoloogia taas palju tähelepanu pälvinud.
Tehnoloogia arengus on igal etapil erinevad vormid, alates 2,5D CPO-st, mis vastab nõudlusele 20/50 Tb/s, kuni 2,5D kiibipõhise CPO-ni, mis vastab nõudlusele 50/100 Tb/s, ja lõpuks 3D CPO-ni, mis vastab kiirusele 100 Tb/s.
2.5D CPO paketid onoptiline moodulja võrgulüliti kiip samal substraadil, et lühendada liinide vahemaad ja suurendada sisend-/väljundtihedust, ning 3D CPO ühendab optilise IC otse vahekihiga, et saavutada sisend-/väljundsammu omavaheline ühendus alla 50 μm. Selle evolutsiooni eesmärk on vähendada fotoelektrilise muundamise mooduli ja võrgulüliti kiibi vahelist kaugust nii palju kui võimalik.
Praegu on CPO alles lapsekingades ning endiselt on probleeme, nagu madal saagikus ja kõrged hoolduskulud, ning vähesed turul olevad tootjad suudavad täielikult pakkuda CPO-ga seotud tooteid. Ainult Broadcomil, Marvellil, Intelil ja käputäiel teistel tegijatel on turul täielikult patenteeritud lahendused.
Marvell tutvustas eelmisel aastal VIA-LAST protsessi kasutavat 2,5D CPO-tehnoloogiaga lülitit. Pärast ränioptilise kiibi töötlemist töödeldakse TSV-d OSAT-i töötlemisvõimekusega ja seejärel lisatakse ränioptilisele kiibile elektriline kiibi ümberpööratav kiip. Trükkplaadil on omavahel ühendatud 16 optilist moodulit ja lülituskiip Marvell Teralynx7, moodustades lüliti, mille lülituskiirus on 12,8 Tbps.
Selle aasta OFC-l demonstreerisid Broadcom ja Marvell ka uusima põlvkonna 51,2 Tbps kommutaatorkiipe, mis kasutavad optoelektroonilist kaaspakkimistehnoloogiat.
Broadcomi uusima põlvkonna CPO tehnilistest üksikasjadest ja CPO 3D-paketist kuni protsessi täiustamiseni, et saavutada suurem I/O tihedus, CPO energiatarve 5,5 W/800 G-ni ja väga hea energiatõhususe suhe. Samal ajal on Broadcom murrab läbi ka 200 Gbps ja 102,4 T CPO ühe laine.
Cisco on suurendanud ka investeeringuid CPO-tehnoloogiasse ning tegi selle aasta OFC-l CPO-toote demonstratsiooni, demonstreerides oma CPO-tehnoloogia kogumist ja rakendamist integreeritumal multiplekseril/demultiplekseril. Cisco teatas, et viib läbi CPO pilootjuurutuse 51,2 Tb kommutaatorites, millele järgneb laiaulatuslik kasutuselevõtt 102,4 Tb kommutaatoritsüklites.
Intel on juba ammu tutvustanud CPO-põhiseid lüliteid ning viimastel aastatel on Intel jätkanud koostööd Ayar Labsiga, et uurida suurema ribalaiusega signaalide ühendamise lahendusi, mis on ühendatud pakendatud kujul, sillutades teed optoelektrooniliste pakendatud ja optiliste ühendusseadmete masstootmisele.
Kuigi pistikühendusega moodulid on endiselt esimene valik, on CPO-ga kaasnev üldine energiatõhususe paranemine meelitanud ligi üha rohkem tootjaid. LightCountingu andmetel hakkavad CPO-tarned märkimisväärselt suurenema alates 800G ja 1,6T portidest, muutuvad järk-järgult kaubanduslikult kättesaadavaks aastatel 2024–2025 ning moodustavad suuremahulise mahu aastatel 2026–2027. Samal ajal eeldab CIR, et fotoelektrilise täispakendi turutulu ulatub 2027. aastal 5,4 miljardi dollarini.
Selle aasta alguses teatas TSMC, et ühendab jõud Broadcomi, Nvidia ja teiste suurklientidega, et ühiselt arendada ränifotoonika tehnoloogiat, CPO ühispakendi optilisi komponente ja muid uusi tooteid, protsessitehnoloogiat 45 nm-lt 7 nm-le, ning ütles, et järgmise aasta teisel poolel hakatakse kiiresti suurt tellimust täitma, 2025. aastal või nii, et jõuda mahuetappi.
Fotoonilisi seadmeid, integraallülitusi, pakendamist, modelleerimist ja simulatsiooni hõlmava interdistsiplinaarse tehnoloogiavaldkonnana peegeldab CPO-tehnoloogia optoelektroonilise termotuumasünteesi kaasa toodud muutusi ning andmeedastusse kaasa toodud muutused on kahtlemata õõnestavad. Kuigi CPO rakendamist võidakse pikka aega näha vaid suurtes andmekeskustes, on suure arvutusvõimsuse ja suure ribalaiuse nõuete edasise laienemisega CPO fotoelektrilise kaastihendi tehnoloogiast saanud uus lahinguväli.
On näha, et CPO-s töötavad tootjad usuvad üldiselt, et 2025. aasta on võtmesõlm, mille vahetuskurss on 102,4 Tbps, ning pistikmoodulite puudused süvenevad veelgi. Kuigi CPO rakendused võivad tulla aeglaselt, on optoelektrooniline kaaspakkimine kahtlemata ainus viis suure kiiruse, suure ribalaiusega ja väikese energiatarbega võrkude saavutamiseks.
Postituse aeg: 02.04.2024