CPO optoelektroonilise kaaspakendamise tehnoloogia areng ja progress Teine osa

CPO areng ja arengoptoelektroonilineühispakendamise tehnoloogia

Optoelektrooniline kaaspakendamine ei ole uus tehnoloogia, selle arengut saab jälgida 1960ndatel, kuid praegu on fotoelektriline kaaspakendamine vaid lihtne pakettoptoelektroonilised seadmedkoos. 1990. aastateks koos tõusugaoptiline sidemoodultööstusharu, hakkas tekkima fotoelektriline pakendamine. Seoses suure arvutusvõimsuse ja suure ribalaiuse nõudlusega sel aastal on fotoelektriline ühispakendamine ja sellega seotud harutehnoloogia pälvinud taas palju tähelepanu.
Tehnoloogia arendamisel on igal etapil ka erinevad vormid, alates 2,5D CPO-st, mis vastab nõudlusele 20/50Tb/s, kuni 2,5D Chiplet CPO-ni, mis vastab 50/100Tb/s nõudlusele, ja lõpuks realiseerib 3D CPO, mis vastab 100Tb/s. määra.

2.5D CPO pakendaboptiline moodulja samal substraadil olev võrgulüliti kiip, et lühendada liini kaugust ja suurendada I/O tihedust, ning 3D CPO ühendab optilise IC-i otse vahekihiga, et saavutada alla 50 um sisend-väljundi sammu vastastikune ühendamine. Selle evolutsiooni eesmärk on väga selge, milleks on fotoelektrilise muundusmooduli ja võrgulülituskiibi vaheline kaugus nii palju kui võimalik vähendada.
Praegu on CPO alles lapsekingades ja endiselt on probleeme, nagu madal saagikus ja kõrged hoolduskulud, ning vähesed turul olevad tootjad suudavad CPO-ga seotud tooteid täielikult pakkuda. Ainult Broadcomil, Marvellil, Intelil ja mõnel muul mängijal on turul täielikult patenteeritud lahendused.
Marvell tutvustas eelmisel aastal 2.5D CPO-tehnoloogia lülitit, kasutades VIA-LAST protsessi. Pärast räni optilise kiibi töötlemist töödeldakse TSV-d OSAT-i töötlemisvõimega ja seejärel lisatakse räni optilisele kiibile elektrikiibi klappkiip. 16 optilist moodulit ja lülituskiip Marvell Teralynx7 on PCB-l omavahel ühendatud, et moodustada lüliti, mille lülituskiirus on 12,8 Tbps.

Tänavusel OFC-l demonstreerisid Broadcom ja Marvell ka uusima põlvkonna 51,2 Tbps lülituskiipe, kasutades optoelektroonilist kaaspakendamise tehnoloogiat.
Alates Broadcomi uusima põlvkonna CPO tehnilistest üksikasjadest, CPO 3D-paketist protsessi täiustamise kaudu, et saavutada suurem I / O tihedus, CPO energiatarve kuni 5,5 W/800G, energiatõhususe suhe on väga hea jõudlus on väga hea. Samal ajal on Broadcom läbimurdmas ka 200 Gbps ja 102,4 T CPO ühe laineni.
Cisco on suurendanud ka oma investeeringuid CPO-tehnoloogiasse ja teinud CPO-toodete tutvustamise selle aasta OFC-s, näidates oma CPO-tehnoloogia akumuleerumist ja rakendamist integreeritumal multiplekseris/demultiplekseris. Cisco teatas, et viib läbi CPO pilootjuurutamise 51,2 Tb lülitites, millele järgneb ulatuslik kasutuselevõtt 102,4 Tb lülitites
Intel on pikka aega kasutusele võtnud CPO-põhised lülitid ja viimastel aastatel on Intel jätkanud koostööd Ayar Labsiga, et uurida suurema ribalaiusega signaalide ühendamise lahendusi, mis sillutab teed optoelektrooniliste kaaspakendite ja optiliste ühendusseadmete masstootmisele.
Kuigi ühendatavad moodulid on endiselt esimene valik, on üldine energiatõhususe paranemine, mida CPO võib tuua, meelitanud üha rohkem tootjaid. LightCountingi andmetel hakkavad CPO saadetised 800G ja 1,6T portidest märkimisväärselt suurenema, hakkavad järk-järgult olema kaubanduslikult kättesaadavad aastatel 2024–2025 ja moodustavad suuremahulise mahu aastatel 2026–2027. Samal ajal eeldab CIR, et fotoelektriliste kogupakendite turutulu ulatub 2027. aastal 5,4 miljardi dollarini.

Selle aasta alguses teatas TSMC, et ühendab käed Broadcomi, Nvidia ja teiste suurklientidega, et ühiselt arendada ränifotoonikatehnoloogiat, ühiseid pakendamisoptilisi komponente CPO ja muid uusi tooteid, protsessitehnoloogiat 45 nm-lt 7 nm-le, ning teatas, et kiireim teine ​​pool järgmisel aastal hakkas täitma suur tellimus, 2025 või nii jõuda mahufaasi.
Interdistsiplinaarse tehnoloogiavaldkonnana, mis hõlmab fotoonseadmeid, integraallülitusi, pakkimist, modelleerimist ja simulatsiooni, peegeldab CPO-tehnoloogia optoelektroonilise termotuumasünteesi põhjustatud muutusi ning andmeedastusse toovad muudatused on kahtlemata õõnestavad. Kuigi CPO rakendamist võib pikka aega näha vaid suurtes andmekeskustes, on suure arvutusvõimsuse ja suure ribalaiuse nõuete edasise laienemise tõttu CPO fotoelektrilise kaastihendi tehnoloogiast saanud uus lahinguväli.
On näha, et CPO-s töötavad tootjad usuvad üldiselt, et 2025. aastast saab võtmesõlm, mis on ühtlasi 102,4Tbps vahetuskursiga sõlm, ning ühendatavate moodulite miinused võimenduvad veelgi. Kuigi CPO-rakendused võivad tulla aeglaselt, on optoelektrooniline kaaspakendamine kahtlemata ainus viis suure kiiruse, suure ribalaiuse ja väikese energiatarbega võrkude saavutamiseks.