Evolutie en vooruitgang van CPOopto-elektronischeco-verpakkingstechnologie
Opto-elektronische co-verpakking is geen nieuwe technologie. De ontwikkeling ervan gaat terug tot de jaren zestig, maar op dit moment is foto-elektrische co-verpakking slechts een eenvoudig pakket vanopto-elektronische apparatensamen. In de jaren negentig, met de opkomst van deoptische communicatiemoduleIn de industrie begon foto-elektrische co-packaging op te komen. Met de explosieve groei van de vraag naar hoge rekenkracht en hoge bandbreedte dit jaar, hebben foto-elektrische co-packaging en de bijbehorende branchetechnologie opnieuw veel aandacht gekregen.
In de ontwikkeling van de technologie heeft elke fase ook verschillende vormen, van 2,5D CPO dat overeenkomt met een vraag van 20/50 Tb/s, tot 2,5D Chiplet CPO dat overeenkomt met een vraag van 50/100 Tb/s en uiteindelijk 3D CPO dat overeenkomt met een snelheid van 100 Tb/s.
De 2.5D CPO verpakt deoptische moduleen de netwerkswitchchip op hetzelfde substraat om de lijnafstand te verkorten en de I/O-dichtheid te verhogen, en de 3D CPO verbindt de optische IC rechtstreeks met de tussenlaag om een I/O-pitch van minder dan 50 µm te bereiken. Het doel van deze ontwikkeling is duidelijk: de afstand tussen de foto-elektrische conversiemodule en de netwerkswitchchip zoveel mogelijk verkleinen.
Momenteel staat CPO nog in de kinderschoenen en zijn er nog steeds problemen zoals een lage opbrengst en hoge onderhoudskosten. Bovendien kunnen maar weinig fabrikanten volledig CPO-gerelateerde producten leveren. Alleen Broadcom, Marvell, Intel en een handvol andere spelers hebben volledig eigen oplossingen op de markt.
Marvell introduceerde vorig jaar een 2.5D CPO-technologieswitch met behulp van het VIA-LAST-proces. Nadat de optische siliciumchip is verwerkt, wordt de TSV verwerkt met de verwerkingscapaciteit van OSAT, waarna de elektrische flip-chip aan de optische siliciumchip wordt toegevoegd. 16 optische modules en de Marvell Teralynx7-switchchip worden op de printplaat met elkaar verbonden om een switch te vormen, die een schakelsnelheid van 12,8 Tbps kan bereiken.
Tijdens de OFC van dit jaar demonstreerden Broadcom en Marvell ook de nieuwste generatie 51,2 Tbps-switchchips die gebruik maken van opto-elektronische co-packagingtechnologie.
Van Broadcoms nieuwste generatie CPO-technische details, het CPO 3D-pakket tot de verbetering van het proces om een hogere I/O-dichtheid te bereiken, het CPO-stroomverbruik tot 5,5 W/800 G, de energie-efficiëntieverhouding is zeer goed en de prestaties zijn zeer goed. Tegelijkertijd maakt Broadcom ook een doorbraak naar een enkele golf van 200 Gbps en 102,4 T CPO.
Cisco heeft ook zijn investeringen in CPO-technologie verhoogd en een CPO-productdemonstratie gegeven tijdens de OFC van dit jaar, waarbij de accumulatie van CPO-technologie en de toepassing ervan op een meer geïntegreerde multiplexer/demultiplexer werden getoond. Cisco kondigde aan dat het een pilot-implementatie van CPO zal uitvoeren in 51,2TB-switches, gevolgd door grootschalige implementatie in 102,4TB-switchcycli.
Intel introduceert al lang CPO-gebaseerde switches en de afgelopen jaren heeft Intel samengewerkt met Ayar Labs om gezamenlijk verpakte oplossingen voor signaalverbinding met een hogere bandbreedte te onderzoeken. Hiermee is de weg vrijgemaakt voor de massaproductie van opto-elektronische co-verpakkings- en optische verbindingsapparaten.
Hoewel plug-in modules nog steeds de eerste keus zijn, heeft de algehele verbetering in energie-efficiëntie die CPO kan brengen steeds meer fabrikanten aangetrokken. Volgens LightCounting zullen de CPO-leveringen aanzienlijk toenemen vanaf 800G- en 1,6T-poorten, geleidelijk commercieel beschikbaar worden tussen 2024 en 2025 en een groot volume vormen tussen 2026 en 2027. Tegelijkertijd verwacht CIR dat de marktomzet van foto-elektrische totale verpakkingen in 2027 $ 5,4 miljard zal bereiken.
Eerder dit jaar maakte TSMC bekend dat het samen gaat werken met Broadcom, Nvidia en andere grote klanten om gezamenlijk siliciumfotonicatechnologie, gemeenschappelijke verpakkingscomponenten voor optische componenten (CPO) en andere nieuwe producten, en procestechnologie van 45 nm tot 7 nm te ontwikkelen. Ook werd aangegeven dat de grote order in de tweede helft van volgend jaar snel kan worden verwerkt en dat het volume rond 2025 zal worden bereikt.
Als interdisciplinair technologiegebied dat zich bezighoudt met fotonische apparaten, geïntegreerde schakelingen, packaging, modellering en simulatie, weerspiegelt CPO-technologie de veranderingen die opto-elektronische fusie met zich meebrengt, en de veranderingen die de datatransmissie met zich meebrengt, zijn ongetwijfeld subversief. Hoewel de toepassing van CPO nog lange tijd alleen in grote datacenters zal plaatsvinden, is de foto-elektrische CPO-co-sealtechnologie met de verdere uitbreiding van grote rekenkracht en hoge bandbreedtevereisten een nieuw slagveld geworden.
Fabrikanten die met CPO werken, zijn er over het algemeen van overtuigd dat 2025 een belangrijke node zal zijn, een knooppunt met een wisselkoers van 102,4 Tbps, en dat de nadelen van plug-in modules verder zullen toenemen. Hoewel CPO-toepassingen mogelijk langzaam op gang komen, is opto-elektronische co-packaging ongetwijfeld de enige manier om netwerken met hoge snelheid, hoge bandbreedte en laag vermogen te bereiken.
Plaatsingstijd: 02-04-2024