Еволюція та прогрес технології оптоелектронного спільного пакування CPO. Частина друга

Еволюція та прогрес CPOоптико-електроннітехнологія спільної упаковки

Оптоелектронне спільне пакування — це не нова технологія, його розвиток можна простежити ще в 1960-х роках, але на даний момент фотоелектричне спільне пакування — це лише проста упаковкаоптико-електронні приладиразом. До 1990-х років, з розквітомоптичний модуль зв'язкупромисловості почала з’являтися фотоелектрична упаковка. З вибухом високої обчислювальної потужності та високого попиту на пропускну здатність цього року, фотоелектричне спільне пакування та пов’язані з ним галузі технології знову привернули велику увагу.
У розвитку технології кожен етап також має різні форми: від 2.5D CPO, що відповідає попиту 20/50 Тбіт/с, до 2.5D Chiplet CPO, що відповідає попиту 50/100 Тбіт/с, і, нарешті, реалізувати 3D CPO, що відповідає 100 Тбіт/с. швидкість.

2.5D CPO пакетиоптичний модульі чіп мережевого комутатора на тій самій підкладці, щоб скоротити відстань лінії та збільшити щільність введення/виведення, а 3D CPO безпосередньо з’єднує оптичну мікросхему з проміжним рівнем для досягнення з’єднання кроку вводу/виводу менше 50 мкм. Мета його еволюції дуже зрозуміла: максимально зменшити відстань між модулем фотоелектричного перетворення та чіпом комутації мережі.
В даний час CPO все ще знаходиться в зародковому стані, і все ще існують такі проблеми, як низька врожайність і високі витрати на обслуговування, і лише деякі виробники на ринку можуть повністю надати продукти, пов'язані з CPO. Лише Broadcom, Marvell, Intel та кілька інших гравців мають на ринку повністю власні рішення.
Минулого року компанія Marvell представила комутатор з технологією 2.5D CPO, використовуючи процес VIA-LAST. Після обробки кремнієвого оптичного чіпа TSV обробляється з можливостями обробки OSAT, а потім до кремнієвого оптичного чіпа додається фліп-чіп електричного чіпа. 16 оптичних модулів і комутаційний чіп Marvell Teralynx7 з’єднані між собою на друкованій платі, утворюючи комутатор, який може досягати швидкості комутації 12,8 Тбіт/с.

На цьогорічному OFC Broadcom і Marvell також продемонстрували останнє покоління мікросхем комутаторів 51,2 Тбіт/с із використанням оптоелектронної технології спільного упаковування.
Технічні деталі останнього покоління CPO від Broadcom, пакет CPO 3D через удосконалення процесу для досягнення вищої щільності вводу/виводу, енергоспоживання CPO до 5,5 Вт/800 Г, коефіцієнт енергоефективності дуже хороший, продуктивність дуже хороша. У той же час Broadcom також проривається до єдиної хвилі 200 Гбіт/с і 102,4T CPO.
Cisco також збільшила свої інвестиції в технологію CPO та провела демонстрацію продукту CPO на цьогорічному OFC, демонструючи накопичення та застосування технології CPO на більш інтегрованому мультиплексорі/демультиплексорі. Cisco повідомила, що проведе пілотне розгортання CPO в комутаторах 51,2 Тбіт, а потім широкомасштабне впровадження в циклах комутаторів 102,4 Тбіт.
Intel вже давно представила комутатори на основі CPO, і в останні роки Intel продовжувала співпрацювати з Ayar Labs, щоб досліджувати сумісні рішення для з’єднання сигналів з більшою пропускною здатністю, прокладаючи шлях для масового виробництва оптоелектронних пристроїв для спільного пакування та оптичних з’єднань.
Хоча змінні модулі все ще є першочерговим вибором, загальне підвищення енергоефективності, яке може забезпечити CPO, приваблює все більше виробників. Відповідно до LightCounting, поставки CPO почнуть значно збільшуватися з портів 800G і 1,6T, поступово почнуть бути комерційно доступними з 2024 по 2025 рік і сформують великий обсяг з 2026 по 2027 рік. У той же час CIR очікує, що ринковий дохід фотоелектричної упаковки сягне 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, загальних оптичних компонентів упаковки CPO та інших нових продуктів, технологічного процесу від 45 до 7 нм, і заявила, що найшвидша друга половина наступного року почали виконувати велике замовлення, 2025 або близько того, щоб досягти стадії обсягу.
Будучи міждисциплінарною технологічною галуззю, що включає фотонні пристрої, інтегральні схеми, упаковку, моделювання та симуляцію, технологія CPO відображає зміни, внесені оптоелектронним синтезом, і зміни, внесені до передачі даних, безсумнівно, підривні. Хоча застосування CPO можна побачити лише у великих центрах обробки даних протягом тривалого часу, з подальшим розширенням великої обчислювальної потужності та високих вимог до пропускної здатності технологія фотоелектричного спільного ущільнення CPO стала новим полем бою.
Можна побачити, що виробники, які працюють у CPO, загалом вважають, що 2025 рік буде ключовим вузлом, який також є вузлом зі швидкістю обміну 102,4 Тбіт/с, і недоліки модулів, що підключаються, будуть ще більше посилені. Хоча додатки CPO можуть розвиватися повільно, оптико-електронне спільне пакування, безсумнівно, є єдиним способом досягти високої швидкості, високої пропускної здатності та низької потужності мереж.