CPO optoelektroniskās koppakošanas tehnoloģijas evolūcija un progress, otrā daļa

CPO evolūcija un progressoptoelektroniskaiskopiepakošanas tehnoloģija

Optoelektroniskā koppakošana nav jauna tehnoloģija, tās attīstību var izsekot līdz 20. gs. sešdesmitajiem gadiem, taču šobrīd fotoelektriskā koppakošana ir tikai vienkāršs iepakojums.optoelektroniskās ierīceskopā. Līdz 20. gs. deviņdesmitajiem gadiem, līdz aroptiskā sakaru modulisnozarē sāka parādīties fotoelektriskā kopiepakošana. Līdz ar lielās skaitļošanas jaudas un joslas platuma pieprasījuma straujo pieaugumu šogad fotoelektriskā kopiepakošana un ar to saistītās nozares tehnoloģijas atkal ir saņēmušas lielu uzmanību.
Tehnoloģiju attīstībā katram posmam ir arī dažādas formas, sākot no 2,5D CPO, kas atbilst 20/50 Tb/s pieprasījumam, līdz 2,5D Chiplet CPO, kas atbilst 50/100 Tb/s pieprasījumam, un visbeidzot realizējot 3D CPO, kas atbilst 100 Tb/s ātrumam.

2.5D CPO iepakojumioptiskais modulisun tīkla komutācijas mikroshēma uz tā paša substrāta, lai saīsinātu līnijas attālumu un palielinātu I/O blīvumu, un 3D CPO tieši savieno optisko IC ar starpslāni, lai panāktu I/O soļa savstarpēju savienošanu, kas ir mazāka par 50 μm. Tās evolūcijas mērķis ir ļoti skaidrs, proti, pēc iespējas samazināt attālumu starp fotoelektriskās pārveidošanas moduli un tīkla komutācijas mikroshēmu.
Pašlaik CPO vēl ir pašos pirmsākumos, un joprojām pastāv tādas problēmas kā zema raža un augstas uzturēšanas izmaksas, un tikai daži ražotāji tirgū var pilnībā nodrošināt ar CPO saistītus produktus. Tikai Broadcom, Marvell, Intel un nedaudziem citiem dalībniekiem tirgū ir pilnībā patentēti risinājumi.
Pagājušajā gadā Marvell ieviesa 2,5D CPO tehnoloģijas slēdzi, izmantojot VIA-LAST procesu. Pēc silīcija optiskās mikroshēmas apstrādes TSV tiek apstrādāts ar OSAT apstrādes iespējām, un pēc tam silīcija optiskajai mikroshēmai tiek pievienota elektriskā mikroshēmas flip-chip. 16 optiskie moduļi un Marvell Teralynx7 komutācijas mikroshēma ir savienoti uz shēmas plates, veidojot slēdzi, kas var sasniegt komutācijas ātrumu 12,8 Tbps.

Šī gada OFC izstādē Broadcom un Marvell demonstrēja arī jaunākās paaudzes 51,2 Tbps komutācijas mikroshēmas, kurās izmantota optoelektroniskā koppakošanas tehnoloģija.
Sākot ar Broadcom jaunākās paaudzes CPO tehniskajām detaļām, CPO 3D pakotni, uzlabojot procesu, lai sasniegtu lielāku I/O blīvumu, CPO enerģijas patēriņu līdz 5,5 W/800 G, energoefektivitātes koeficients ir ļoti labs. Vienlaikus Broadcom arī iekaro 200 Gbps un 102,4 T CPO vienoto vilni.
Cisco ir arī palielinājis ieguldījumus CPO tehnoloģijā un šī gada OFC konferencē veica CPO produkta demonstrāciju, demonstrējot savu CPO tehnoloģiju uzkrāšanu un pielietojumu integrētākā multipleksorā/demultipleksorā. Cisco paziņoja, ka veiks CPO izmēģinājuma ieviešanu 51,2 TB komutatoros, kam sekos plaša mēroga ieviešana 102,4 TB komutatoru ciklos.
Intel jau sen ir ieviesis uz CPO balstītus slēdžus, un pēdējos gados Intel ir turpinājis sadarboties ar Ayar Labs, lai izpētītu kopīgi iepakotus lielākas joslas platuma signālu savienošanas risinājumus, paverot ceļu optoelektronisko kopīgi iepakošanas un optisko savienošanas ierīču masveida ražošanai.
Lai gan pieslēdzamie moduļi joprojām ir pirmā izvēle, kopējais energoefektivitātes uzlabojums, ko var nodrošināt CPO, ir piesaistījis arvien vairāk ražotāju. Saskaņā ar LightCounting datiem, CPO piegādes sāks ievērojami pieaugt, sākot no 800G un 1.6T pieslēgvietām, pakāpeniski kļūs komerciāli pieejamas no 2024. līdz 2025. gadam un veidos liela mēroga apjomu no 2026. līdz 2027. gadam. Vienlaikus CIR prognozē, ka fotoelektrisko kopējo iepakojumu tirgus ieņēmumi 2027. gadā sasniegs 5,4 miljardus ASV dolāru.

Šī gada sākumā TSMC paziņoja, ka apvienosies ar Broadcom, Nvidia un citiem lieliem klientiem, lai kopīgi izstrādātu silīcija fotonikas tehnoloģiju, kopīgu iepakojuma optisko komponentu CPO un citus jaunus produktus, procesu tehnoloģijas no 45 nm līdz 7 nm, un paziņoja, ka ātrākais nākamā gada otrais pusgads sāks izpildīt lielo pasūtījumu, 2025. gadā vai tā tālāk, lai sasniegtu apjoma posmu.
Kā starpdisciplināra tehnoloģiju joma, kas ietver fotoniskās ierīces, integrētās shēmas, iepakojumu, modelēšanu un simulāciju, CPO tehnoloģija atspoguļo optoelektroniskās saplūšanas radītās izmaiņas, un izmaiņas datu pārraidē neapšaubāmi ir graujošas. Lai gan CPO pielietojums, iespējams, ilgu laiku būs redzams tikai lielos datu centros, līdz ar lielas skaitļošanas jaudas un lielas joslas platuma prasību tālāku paplašināšanos CPO fotoelektriskā blīvēšanas tehnoloģija ir kļuvusi par jaunu kaujas lauku.
Var redzēt, ka ražotāji, kas strādā CPO, parasti uzskata, ka 2025. gads būs galvenais mezgls, kas ir arī mezgls ar apmaiņas ātrumu 102,4 Tbps, un pievienojamo moduļu trūkumi vēl vairāk pastiprināsies. Lai gan CPO lietojumprogrammas varētu rasties lēni, optoelektroniskā koppakošana neapšaubāmi ir vienīgais veids, kā sasniegt ātrdarbīgus, lielu joslas platumu un mazjaudas tīklus.