Evolución y progreso de la CPOoptoelectrónicatecnología de co-envasado
El coempaquetado optoelectrónico no es una tecnología nueva, su desarrollo se remonta a la década de 1960, pero en este momento, el coempaquetado fotoeléctrico es solo un paquete simple dedispositivos optoelectrónicosjuntos. Para la década de 1990, con el auge de lamódulo de comunicación ópticaEn la industria, el empaquetado fotoeléctrico comenzó a surgir. Con el auge de la alta capacidad de procesamiento y la gran demanda de ancho de banda este año, el empaquetado fotoeléctrico y su tecnología relacionada han vuelto a captar mucha atención.
En el desarrollo de la tecnología, cada etapa también tiene formas diferentes, 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 lograr 3D CPO correspondiente a una tasa de 100 Tb/s.
Los paquetes 2.5D CPOmódulo ópticoEl chip de conmutación de red se encuentra en el mismo sustrato para acortar la distancia entre líneas y aumentar la densidad de E/S. Además, el CPO 3D conecta directamente el circuito integrado óptico a la capa intermedia para lograr una interconexión con un paso de E/S inferior a 50 µm. El objetivo de su evolución es muy claro: reducir al máximo la distancia entre el módulo de conversión fotoeléctrica y el chip de conmutación de red.
Actualmente, la tecnología CPO se encuentra en sus inicios y aún presenta problemas como un bajo rendimiento y altos costos de mantenimiento. Además, pocos fabricantes en el mercado ofrecen una gama completa de productos relacionados con CPO. Solo Broadcom, Marvell, Intel y un puñado de otras empresas cuentan con soluciones totalmente propias en el mercado.
El año pasado, Marvell presentó un conmutador con tecnología CPO 2.5D que utiliza el proceso VIA-LAST. Tras el procesamiento del chip óptico de silicio, se procesa el TSV con la capacidad de procesamiento de OSAT, y posteriormente se añade el chip eléctrico flip-chip al chip óptico de silicio. Dieciséis módulos ópticos y el chip de conmutación Marvell Teralynx7 se interconectan en la placa de circuito impreso 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 presentaron la última generación de chips de conmutación de 51,2 Tbps que utilizan tecnología de encapsulado optoelectrónico.
Según los detalles técnicos de la última generación de CPO de Broadcom, el encapsulado 3D de CPO, gracias a la mejora del proceso, logra una mayor densidad de E/S, un consumo de energía de 5,5 W/800 G y un excelente rendimiento en eficiencia energética. Al mismo tiempo, Broadcom también está logrando un avance significativo con una única onda de 200 Gbps y 102,4 T de CPO.
Cisco también ha incrementado su inversión en tecnología CPO y realizó una demostración de producto CPO en la OFC de este año, mostrando la acumulación de tecnología CPO y su aplicación en un multiplexor/demultiplexor más integrado. Cisco anunció que llevará a cabo una implementación piloto de CPO en conmutadores de 51,2 Tb, seguida de su adopción a gran escala en ciclos de conmutadores de 102,4 Tb.
Intel lleva tiempo introduciendo conmutadores basados en CPO, y en los últimos años ha seguido colaborando con Ayar Labs para explorar soluciones de interconexión de señales de mayor ancho de banda con encapsulado conjunto, allanando el camino para la producción en masa de dispositivos de interconexión óptica y de encapsulado conjunto optoelectrónico.
Aunque los módulos enchufables siguen siendo la opción preferida, la mejora en la eficiencia energética que ofrece la tecnología CPO ha atraído a un número creciente de fabricantes. Según LightCounting, los envíos de CPO comenzarán a aumentar significativamente a partir de los puertos 800G y 1.6T, estarán disponibles comercialmente de forma gradual entre 2024 y 2025, y alcanzarán un volumen considerable entre 2026 y 2027. Asimismo, CIR prevé que los ingresos del mercado de sistemas fotoeléctricos de empaquetado completo alcancen los 5400 millones de dólares en 2027.
A principios de este año, TSMC anunció que se asociará con Broadcom, Nvidia y otros grandes clientes para desarrollar conjuntamente tecnología de fotónica de silicio, componentes ópticos de empaquetado común (CPO) y otros productos nuevos, tecnología de proceso de 45 nm a 7 nm, y dijo que la segunda mitad del próximo año comenzará a cumplir con los grandes pedidos, y que alrededor de 2025 alcanzará la etapa de volumen.
Como campo tecnológico interdisciplinario que abarca dispositivos fotónicos, circuitos integrados, empaquetado, modelado y simulación, la tecnología CPO refleja los cambios impulsados por la fusión optoelectrónica, y estos cambios en la transmisión de datos son, sin duda, revolucionarios. Si bien durante mucho tiempo la aplicación de CPO se limitó a grandes centros de datos, con la creciente expansión de la capacidad de procesamiento y los elevados requisitos de ancho de banda, la tecnología de sellado fotoeléctrico CPO se ha convertido en un nuevo campo de batalla.
Se observa que los fabricantes que trabajan en CPO generalmente creen que 2025 será un año clave, con una tasa de intercambio de 102,4 Tbps, lo que acentuará aún más las desventajas de los módulos conectables. Si bien las aplicaciones de CPO pueden desarrollarse lentamente, el copacking optoelectrónico es, sin duda, la única manera de lograr redes de alta velocidad, gran ancho de banda y bajo consumo energético.
Fecha de publicación: 2 de abril de 2024