Evolución y progreso del CPOoptoelectrónicotecnología de co-envasado
El co-envasado optoelectrónico no es una tecnología nueva; su desarrollo se remonta a la década de 1960, pero en este momento, el co-envasado fotoeléctrico es sólo un simple paquete dedispositivos optoelectrónicosjuntos. En la década de 1990, con el auge de lamódulo de comunicación ópticaEn la industria, comenzaron a surgir los coenvases fotoeléctricos. Con el estallido de la alta potencia informática y la gran demanda de ancho de banda este año, el co-envasado fotoeléctrico y su rama tecnológica relacionada han vuelto a recibir mucha atención.
En el desarrollo de la tecnología, cada etapa también tiene diferentes formas, desde 2.5D CPO correspondiente a una demanda de 20/50 Tb/s, hasta 2.5D Chiplet CPO correspondiente a una demanda de 50/100 Tb/s y, finalmente, realizar 3D CPO correspondiente a 100 Tb/s. tasa.
El 2.5D CPO incluye elmódulo ópticoy el chip del conmutador de red en el mismo sustrato para acortar la distancia de la línea y aumentar la densidad de E/S, y el CPO 3D conecta directamente el IC óptico a la capa intermedia para lograr la interconexión del paso de E/S de menos de 50 um. El objetivo de su evolución es muy claro, que es reducir al máximo la distancia entre el módulo de conversión fotoeléctrica y el chip de conmutación de red.
En la actualidad, el CPO está todavía en su infancia y todavía existen problemas como el bajo rendimiento y los altos costos de mantenimiento, y pocos fabricantes en el mercado pueden ofrecer productos completamente relacionados con el CPO. Sólo Broadcom, Marvell, Intel y un puñado de otros actores tienen soluciones totalmente patentadas en el mercado.
Marvell presentó el año pasado un conmutador de tecnología CPO 2.5D utilizando el proceso VIA-LAST. Después de procesar el chip óptico de silicio, el TSV se procesa con la capacidad de procesamiento de OSAT y luego se agrega el chip eléctrico invertido al chip óptico de silicio. 16 módulos ópticos y el chip de conmutación Marvell Teralynx7 están interconectados en la PCB para formar un conmutador, que puede alcanzar una velocidad de conmutación de 12,8 Tbps.
En la OFC de este año, Broadcom y Marvell también demostraron la última generación de chips conmutadores de 51,2 Tbps que utilizan tecnología de co-empaquetado optoelectrónico.
Desde la última generación de detalles técnicos de CPO de Broadcom, el paquete CPO 3D a través de la mejora del proceso para lograr una mayor densidad de E/S, el consumo de energía de CPO a 5.5W/800G, la relación de eficiencia energética es muy buena y el rendimiento es muy bueno. Al mismo tiempo, Broadcom también está avanzando hacia una única ola de 200 Gbps y 102,4 T CPO.
Cisco también ha aumentado su inversión en tecnología CPO y realizó una demostración de productos CPO en la OFC de este año, mostrando su acumulación y aplicación de tecnología CPO en un multiplexor/demultiplexor más integrado. Cisco dijo que llevará a cabo una implementación piloto de CPO en conmutadores de 51,2 Tb, seguida de una adopción a gran escala en ciclos de conmutador de 102,4 Tb.
Intel ha introducido durante mucho tiempo conmutadores basados en CPO y, en los últimos años, Intel ha seguido trabajando con Ayar Labs para explorar soluciones de interconexión de señales de mayor ancho de banda empaquetadas conjuntamente, allanando el camino para la producción en masa de dispositivos de interconexión óptica y empaquetados conjuntos optoelectrónicos.
Aunque los módulos enchufables siguen siendo la primera opción, la mejora general de la eficiencia energética que puede aportar el CPO ha atraído cada vez a más fabricantes. Según LightCounting, los envíos de CPO comenzarán a aumentar significativamente desde los puertos de 800G y 1,6T, comenzarán a estar disponibles comercialmente gradualmente de 2024 a 2025 y formarán un volumen a gran escala de 2026 a 2027. Al mismo tiempo, CIR espera que el Los ingresos del mercado de envases fotoeléctricos totales alcanzarán los 5.400 millones de dólares en 2027.
A principios de este año, TSMC anunció que se unirá a Broadcom, Nvidia y otros grandes clientes para desarrollar conjuntamente tecnología fotónica de silicio, componentes ópticos de empaque común CPO y otros productos nuevos, tecnología de proceso de 45 nm a 7 nm, y dijo que la segunda mitad más rápida. del próximo año comenzó a cumplir con el pedido grande, aproximadamente 2025 para alcanzar la etapa de volumen.
Como campo tecnológico interdisciplinario que involucra dispositivos fotónicos, circuitos integrados, empaquetado, modelado y simulación, la tecnología CPO refleja los cambios traídos por la fusión optoelectrónica, y los cambios traídos a la transmisión de datos son sin duda subversivos. Aunque es posible que la aplicación de CPO solo se haya visto en grandes centros de datos durante mucho tiempo, con la mayor expansión de la gran potencia informática y los altos requisitos de ancho de banda, la tecnología de sellado conjunto fotoeléctrico de CPO se ha convertido en un nuevo campo de batalla.
Se puede ver que los fabricantes que trabajan en CPO generalmente creen que 2025 será un nodo clave, que también es un nodo con una tasa de cambio de 102,4 Tbps, y las desventajas de los módulos enchufables se amplificarán aún más. Aunque las aplicaciones de CPO pueden llegar lentamente, el co-empaquetado optoelectrónico es sin duda la única forma de lograr redes de alta velocidad, gran ancho de banda y baja potencia.
Hora de publicación: 02-abr-2024