Еволюція та прогрес CPOоптоелектроннийтехнологія спільного пакування
Оптоелектронне ко-упаковування не є новою технологією, її розвиток можна простежити з 1960-х років, але наразі фотоелектричне ко-упаковування — це просто упаковка...оптоелектронні пристроїразом. До 1990-х років, з розвиткоммодуль оптичного зв'язкуУ галузі почала з'являтися фотоелектрична ко-упаковка. Зі зростанням попиту на високу обчислювальну потужність та високу пропускну здатність цього року, фотоелектрична ко-упаковка та пов'язані з нею галузеві технології знову отримали значну увагу.
У розвитку технології кожен етап також має різні форми, від 2.5D CPO, що відповідає вимогам 20/50 Тбіт/с, до 2.5D Chiplet CPO, що відповідає вимогам 50/100 Тбіт/с, і, нарешті, реалізації 3D CPO, що відповідає швидкості 100 Тбіт/с.
2.5D CPO пакетуєоптичний модульі мережевий комутатор на одній підкладці, щоб скоротити відстань між лініями та збільшити щільність вводу/виводу, а 3D CPO безпосередньо з'єднує оптичну інтегральну схему з проміжним шаром для досягнення взаємозв'язку з кроком вводу/виводу менше 50 мкм. Мета його еволюції дуже чітка, а саме: максимально зменшити відстань між модулем фотоелектричного перетворення та мережевим комутатором.
Наразі CPO все ще перебуває на початковій стадії розвитку, і досі існують такі проблеми, як низька продуктивність та високі витрати на обслуговування, і мало хто з виробників на ринку може повноцінно постачати продукти, пов'язані з CPO. Лише Broadcom, Marvell, Intel та кілька інших гравців мають повністю власні рішення на ринку.
Минулого року компанія Marvell представила комутатор з технологією 2.5D CPO, виготовлений за технологією VIA-LAST. Після обробки кремнієвого оптичного чіпа, TSV обробляється за допомогою обчислювальних можливостей OSAT, а потім до нього додається електричний фліп-чіп. 16 оптичних модулів та комутаційний чіп Marvell Teralynx7 з'єднані між собою на друкованій платі, утворюючи комутатор, який може досягти швидкості перемикання 12,8 Тбіт/с.
На цьогорічній виставці OFC компанії Broadcom та Marvell також продемонстрували останнє покоління комутаторних чіпів зі швидкістю 51,2 Тбіт/с, що використовують технологію оптоелектронного спільного упаковування.
Від технічних деталей останнього покоління CPO від Broadcom, пакету CPO 3D, до вдосконалення процесу для досягнення вищої щільності вводу/виводу, споживання енергії CPO до 5,5 Вт/800 Гбіт/с, коефіцієнт енергоефективності дуже хороший, продуктивність дуже хороша. Водночас Broadcom також проривається до єдиної хвилі CPO 200 Гбіт/с та 102,4 Тбіт/с.
Cisco також збільшила свої інвестиції в технологію CPO та провела демонстрацію продукту CPO на цьогорічній конференції OFC, продемонструвавши накопичення технології CPO та її застосування на більш інтегрованому мультиплексорі/демультиплексорі. Cisco заявила, що проведе пілотне розгортання CPO в комутаторах ємністю 51,2 Тбіт/с, а потім масштабне впровадження в циклах комутації ємністю 102,4 Тбіт/с.
Intel вже давно представила комутатори на базі CPO, і в останні роки Intel продовжує співпрацювати з Ayar Labs над дослідженням спільно упакованих рішень для з'єднання сигналів з високою пропускною здатністю, що прокладає шлях для масового виробництва оптоелектронних пристроїв спільного упаковування та оптичних з'єднань.
Хоча підключаємні модулі все ще залишаються першим вибором, загальне підвищення енергоефективності, яке може забезпечити CPO, приваблює все більше виробників. За даними LightCounting, поставки CPO почнуть значно зростати з портів 800G та 1.6T, поступово почнуть комерційно доступні з 2024 по 2025 рік і сформують великий обсяг з 2026 по 2027 рік. Водночас CIR очікує, що ринковий дохід від фотоелектричного комплексного корпусування досягне 5,4 мільярда доларів у 2027 році.
Раніше цього року TSMC оголосила, що об'єднає зусилля з Broadcom, Nvidia та іншими великими клієнтами для спільної розробки технології кремнієвої фотоніки, спільного пакування оптичних компонентів CPO та інших нових продуктів, технологічного процесу від 45 нм до 7 нм, і заявила, що найшвидше у другій половині наступного року почнеться виконання великих замовлень, а обсяги досягнуть приблизно у 2025 році.
Як міждисциплінарна технологічна галузь, що охоплює фотонні пристрої, інтегральні схеми, упаковку, моделювання та симуляцію, технологія CPO відображає зміни, спричинені оптоелектронним синтезом, а зміни, спричинені передачею даних, безсумнівно, є підривними. Хоча застосування CPO може спостерігатися лише у великих центрах обробки даних протягом тривалого часу, з подальшим розширенням великої обчислювальної потужності та вимог до високої пропускної здатності, технологія фотоелектричного спільного ущільнення CPO стала новим полем бою.
Видно, що виробники, що працюють у CPO, загалом вважають, що 2025 рік стане ключовим вузлом, який також є вузлом зі швидкістю обміну 102,4 Тбіт/с, і недоліки підключаємних модулів ще більше посиляться. Хоча застосування CPO може з'являтися повільно, оптоелектронне спільне упаковування, безсумнівно, є єдиним способом досягнення високошвидкісних, високопропускних та низькоенергетичних мереж.
Час публікації: 02 квітня 2024 р.