Εξέλιξη και πρόοδος του CPOοπτοηλεκτρονικόςτεχνολογία συν-συσκευασίας
Η οπτοηλεκτρονική συσκευασία δεν είναι μια νέα τεχνολογία, η ανάπτυξή της μπορεί να εντοπιστεί από τη δεκαετία του 1960, αλλά αυτή τη στιγμή, η φωτοηλεκτρική συσκευασία είναι απλώς μια απλή συσκευασία...οπτοηλεκτρονικές συσκευέςμαζί. Μέχρι τη δεκαετία του 1990, με την άνοδο τουμονάδα οπτικής επικοινωνίαςΣτη βιομηχανία, άρχισε να εμφανίζεται η φωτοηλεκτρική συμσυσκευασία. Με την έκρηξη της υψηλής υπολογιστικής ισχύος και της ζήτησης υψηλού εύρους ζώνης φέτος, η φωτοηλεκτρική συμσυσκευασία και η σχετική τεχνολογία του κλάδου της έχουν για άλλη μια φορά τραβήξει μεγάλη προσοχή.
Στην ανάπτυξη της τεχνολογίας, κάθε στάδιο έχει επίσης διαφορετικές μορφές, από 2.5D CPO που αντιστοιχεί σε ζήτηση 20/50Tb/s, έως 2.5D Chiplet CPO που αντιστοιχεί σε ζήτηση 50/100Tb/s, και τέλος την πραγματοποίηση 3D CPO που αντιστοιχεί σε ρυθμό 100Tb/s.
Το 2.5D CPO συσκευάζει τοοπτική μονάδακαι το τσιπ διακόπτη δικτύου στο ίδιο υπόστρωμα για να μειωθεί η απόσταση γραμμής και να αυξηθεί η πυκνότητα εισόδου/εξόδου, και το 3D CPO συνδέει απευθείας το οπτικό ολοκληρωμένο κύκλωμα με το ενδιάμεσο στρώμα για να επιτευχθεί διασύνδεση του βήματος εισόδου/εξόδου μικρότερη από 50 μm. Ο στόχος της εξέλιξής του είναι πολύ σαφής, δηλαδή να μειωθεί όσο το δυνατόν περισσότερο η απόσταση μεταξύ της φωτοηλεκτρικής μονάδας μετατροπής και του τσιπ μεταγωγής δικτύου.
Προς το παρόν, το CPO βρίσκεται ακόμη σε αρχικό στάδιο και εξακολουθούν να υπάρχουν προβλήματα όπως η χαμηλή απόδοση και το υψηλό κόστος συντήρησης, ενώ λίγοι κατασκευαστές στην αγορά μπορούν να παρέχουν πλήρως προϊόντα που σχετίζονται με το CPO. Μόνο οι Broadcom, Marvell, Intel και μια χούφτα άλλοι παίκτες διαθέτουν πλήρως ιδιόκτητες λύσεις στην αγορά.
Η Marvell παρουσίασε πέρυσι έναν διακόπτη τεχνολογίας 2.5D CPO χρησιμοποιώντας τη διαδικασία VIA-LAST. Μετά την επεξεργασία του οπτικού τσιπ πυριτίου, το TSV υποβάλλεται σε επεξεργασία με την ικανότητα επεξεργασίας του OSAT και στη συνέχεια το ηλεκτρικό τσιπ flip-chip προστίθεται στο οπτικό τσιπ πυριτίου. 16 οπτικές μονάδες και το τσιπ μεταγωγής Marvell Teralynx7 είναι διασυνδεδεμένα στην πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος (PCB) για να σχηματίσουν έναν διακόπτη, ο οποίος μπορεί να επιτύχει ρυθμό μεταγωγής 12,8 Tbps.
Στο φετινό OFC, οι Broadcom και Marvell παρουσίασαν επίσης την τελευταία γενιά τσιπ διακόπτη 51,2Tbps που χρησιμοποιούν τεχνολογία οπτοηλεκτρονικής συν-συσκευασίας.
Από την τελευταία γενιά τεχνικών λεπτομερειών CPO της Broadcom, το πακέτο CPO 3D μέσω της βελτίωσης της διαδικασίας για την επίτευξη υψηλότερης πυκνότητας I/O, η κατανάλωση ενέργειας CPO στα 5,5W/800G, ο λόγος ενεργειακής απόδοσης είναι πολύ καλός και η απόδοση είναι πολύ καλή. Ταυτόχρονα, η Broadcom διεισδύει επίσης σε ένα ενιαίο κύμα 200Gbps και 102,4T CPO.
Η Cisco αύξησε επίσης τις επενδύσεις της στην τεχνολογία CPO και πραγματοποίησε μια επίδειξη προϊόντος CPO στο φετινό OFC, δείχνοντας τη συσσώρευση και την εφαρμογή της τεχνολογίας CPO σε έναν πιο ολοκληρωμένο πολυπλέκτη/αποπολυπλέκτη. Η Cisco δήλωσε ότι θα πραγματοποιήσει πιλοτική ανάπτυξη του CPO σε μεταγωγείς 51,2 Tb, ακολουθούμενη από υιοθέτηση σε μεγάλη κλίμακα σε κύκλους μεταγωγέων 102,4 Tb.
Η Intel έχει εισαγάγει εδώ και καιρό διακόπτες που βασίζονται σε CPO και τα τελευταία χρόνια η Intel συνέχισε να συνεργάζεται με την Ayar Labs για να διερευνήσει λύσεις διασύνδεσης σήματος υψηλότερου εύρους ζώνης σε συν-συσκευασία, ανοίγοντας το δρόμο για τη μαζική παραγωγή οπτοηλεκτρονικών συσκευών συν-συσκευασίας και οπτικής διασύνδεσης.
Παρόλο που οι αποσπώμενες μονάδες εξακολουθούν να αποτελούν την πρώτη επιλογή, η συνολική βελτίωση της ενεργειακής απόδοσης που μπορεί να προσφέρει το CPO έχει προσελκύσει όλο και περισσότερους κατασκευαστές. Σύμφωνα με την LightCounting, οι αποστολές CPO θα αρχίσουν να αυξάνονται σημαντικά από τις θύρες 800G και 1.6T, θα αρχίσουν σταδιακά να είναι εμπορικά διαθέσιμες από το 2024 έως το 2025 και θα σχηματίσουν έναν όγκο μεγάλης κλίμακας από το 2026 έως το 2027. Ταυτόχρονα, η CIR αναμένει ότι τα έσοδα της αγοράς από τη συνολική φωτοηλεκτρική συσκευασία θα φτάσουν τα 5,4 δισεκατομμύρια δολάρια το 2027.
Νωρίτερα φέτος, η TSMC ανακοίνωσε ότι θα συνεργαστεί με την Broadcom, την Nvidia και άλλους μεγάλους πελάτες για να αναπτύξουν από κοινού τεχνολογία φωτονικής πυριτίου, κοινά οπτικά εξαρτήματα συσκευασίας CPO και άλλα νέα προϊόντα, τεχνολογία επεξεργασίας από 45nm σε 7nm, και δήλωσε ότι το δεύτερο εξάμηνο του επόμενου έτους θα αρχίσει να καλύπτει τις μεγάλες παραγγελίες, περίπου το 2025 για να φτάσει στο στάδιο του όγκου.
Ως διεπιστημονικός τεχνολογικός τομέας που περιλαμβάνει φωτονικές συσκευές, ολοκληρωμένα κυκλώματα, συσκευασία, μοντελοποίηση και προσομοίωση, η τεχνολογία CPO αντικατοπτρίζει τις αλλαγές που έφερε η οπτοηλεκτρονική σύντηξη, και οι αλλαγές που έφερε στη μετάδοση δεδομένων είναι αναμφίβολα ανατρεπτικές. Αν και η εφαρμογή της CPO μπορεί να παρατηρηθεί μόνο σε μεγάλα κέντρα δεδομένων για μεγάλο χρονικό διάστημα, με την περαιτέρω επέκταση της μεγάλης υπολογιστικής ισχύος και τις απαιτήσεις υψηλού εύρους ζώνης, η τεχνολογία φωτοηλεκτρικής συν-σφράγισης CPO έχει γίνει ένα νέο πεδίο μάχης.
Μπορεί να φανεί ότι οι κατασκευαστές που εργάζονται στον τομέα του CPO πιστεύουν γενικά ότι το 2025 θα αποτελέσει βασικό κόμβο, ο οποίος είναι επίσης ένας κόμβος με ισοτιμία 102,4 Tbps, και τα μειονεκτήματα των συνδέσιμων μονάδων θα ενισχυθούν περαιτέρω. Αν και οι εφαρμογές του CPO μπορεί να εμφανίζονται αργά, η οπτοηλεκτρονική συν-συσκευασία είναι αναμφίβολα ο μόνος τρόπος για την επίτευξη δικτύων υψηλής ταχύτητας, υψηλού εύρους ζώνης και χαμηλής ισχύος.
Ώρα δημοσίευσης: 02 Απριλίου 2024