CPO-optoelektronisen pakkaustekniikan kehitys ja edistyminen, osa kaksi

Raakapalmun kehitys ja edistyminenoptoelektroninenyhteispakkausteknologia

Optoelektroninen yhdistelmäpakkaus ei ole uusi teknologia, sen kehitys voidaan jäljittää 1960-luvulle, mutta tällä hetkellä valosähköinen yhdistelmäpakkaus on vain yksinkertainen pakkausoptoelektroniset laitteetyhdessä. 1990-luvulle mennessä, kunoptinen tiedonsiirtomoduuliteollisuudessa valosähköinen yhdistelmäpakkaus alkoi yleistyä. Tämän vuoden suuren laskentatehon ja kaistanleveyden kysynnän räjähdysmäisen kasvun myötä valosähköinen yhdistelmäpakkaus ja siihen liittyvä haarateknologia ovat jälleen saaneet paljon huomiota.
Teknologian kehityksessä jokaisella vaiheella on myös omat muotonsa, 2,5D CPO:sta, joka vastaa 20/50 Tb/s kysyntää, 2,5D Chiplet CPO:hon, joka vastaa 50/100 Tb/s kysyntää, ja lopulta 3D CPO:hon, joka vastaa 100 Tb/s nopeutta.

2.5D CPO -paketitoptinen moduulija verkkokytkimen siru samalla alustalla lyhentääkseen linjaetäisyyttä ja lisätäkseen I/O-tiheyttä, ja 3D-CPO yhdistää optisen IC:n suoraan välikerrokseen, jolloin I/O-pikivälin yhteenliittäminen on alle 50 μm. Sen kehityksen tavoite on hyvin selkeä: pienentää valoelektrisen muunnosmoduulin ja verkkokytkimen välistä etäisyyttä mahdollisimman paljon.
Tällä hetkellä raakaöljyntuotanto on vielä lapsenkengissään, ja ongelmia, kuten alhainen saanto ja korkeat ylläpitokustannukset, on edelleen. Harvat markkinoilla olevat valmistajat pystyvät tarjoamaan täysin raakaöljyntuotantoon liittyviä tuotteita. Vain Broadcomilla, Marvellilla, Intelillä ja kourallisella muilla toimijoilla on markkinoilla täysin omaa tuotantoa.
Marvell esitteli viime vuonna VIA-LAST-prosessia käyttävän 2,5D CPO -teknologiaa hyödyntävän kytkimen. Kun piisiru on prosessoitu, TSV prosessoidaan OSAT:n prosessointiominaisuudella, ja sitten sähköinen sirun flip-chip lisätään piisiruun. Piirilevyllä on kytketty toisiinsa 16 optista moduulia ja Marvell Teralynx7 -kytkentäsiru, jotka muodostavat kytkimen, joka voi saavuttaa 12,8 Tbps:n kytkentänopeuden.

Tämän vuoden OFC-messuilla Broadcom ja Marvell esittelivät myös uusimman sukupolven 51,2 Tbps:n kytkinsiruja, jotka hyödyntävät optoelektronista pakkaustekniikkaa.
Broadcomin uusimman sukupolven CPO-teknisten yksityiskohtien ja CPO 3D -paketin ansiosta prosessia on parannettu, mikä on saavuttanut suuremman I/O-tiheyden. CPO:n tehonkulutus on nyt 5,5 W/800 G ja energiatehokkuussuhde on erittäin hyvä. Samaan aikaan Broadcom on myös murtautumassa kohti 200 Gbps:n ja 102,4 t:n CPO-aaltoa.
Cisco on myös lisännyt investointejaan CPO-teknologiaan ja piti tämän vuoden OFC-tapahtumassa CPO-tuote-esittelyn, jossa se esitteli CPO-teknologiansa kehittämistä ja soveltamista integroidumpaan multiplekseriin/demultiplekseriin. Cisco ilmoitti toteuttavansa CPO:n pilottikäyttöönoton 51,2 Tb:n kytkimissä, minkä jälkeen se otetaan käyttöön laajamittaisesti 102,4 Tb:n kytkinsykleissä.
Intel on jo pitkään tuonut markkinoille CPO-pohjaisia ​​kytkimiä, ja viime vuosina Intel on jatkanut yhteistyötä Ayar Labsin kanssa tutkiakseen rinnakkain pakattuja, suuremman kaistanleveyden signaalien yhteenliitäntäratkaisuja, mikä on tasoittanut tietä optoelektronisten rinnakkaispakkaus- ja optisten yhteenliitäntälaitteiden massatuotannolle.
Vaikka kytkettävät moduulit ovat edelleen ensisijainen valinta, CPO:n tuoma yleinen energiatehokkuuden parannus on houkutellut yhä useampia valmistajia. LightCountingin mukaan CPO-toimitukset alkavat kasvaa merkittävästi 800G- ja 1,6T-porteista alkaen, tulevat vähitellen kaupallisesti saataville vuosina 2024–2025 ja muodostavat suuren volyymin vuosina 2026–2027. Samaan aikaan CIR odottaa, että valosähköisten kokonaispakkausten markkinatulot nousevat 5,4 miljardiin dollariin vuonna 2027.

Aiemmin tänä vuonna TSMC ilmoitti yhdistävänsä voimansa Broadcomin, Nvidian ja muiden suurten asiakkaiden kanssa kehittääkseen yhdessä piifotoniikkateknologiaa, yhteisiä pakkausoptisia komponentteja (CPO) ja muita uusia tuotteita, prosessiteknologiaa 45 nm:stä 7 nm:iin. Yhtiö ilmoitti, että suuren tilauksen käsittely alkaa nopeimmin ensi vuoden jälkipuoliskolla, noin vuonna 2025.
Monitieteisenä teknologia-alana, johon kuuluvat fotoniset laitteet, integroidut piirit, pakkaus, mallinnus ja simulointi, CPO-teknologia heijastaa optoelektronisen fuusion mukanaan tuomia muutoksia, ja tiedonsiirtoon tuomat muutokset ovat epäilemättä kumouksellisia. Vaikka CPO:n sovelluksia voidaan nähdä pitkään vain suurissa datakeskuksissa, suuren laskentatehon ja suurten kaistanleveysvaatimusten laajentuessa CPO:n valosähköisestä tiivisteteknologiasta on tullut uusi taistelukenttä suuren laskentatehon ja suurten kaistanleveysvaatimusten kasvaessa.
Voidaan nähdä, että CPO:ssa työskentelevät valmistajat uskovat yleisesti, että vuosi 2025 on avainsolmu, joka on myös solmu, jonka vaihtonopeus on 102,4 Tbps, ja kytkettävien moduulien haitat korostuvat entisestään. Vaikka CPO-sovellukset saattavat tulla hitaasti, optoelektroninen pakettien yhdistäminen on epäilemättä ainoa tapa saavuttaa nopea, suuri kaistanleveys ja pienitehoiset verkot.