Entwicklung und Fortschritt der optoelektronischen Co-Packaging-Technologie von CPO, Teil zwei

Entwicklung und Fortschritt von CPOoptoelektronischCo-Packaging-Technologie

Optoelektronisches Co-Packaging ist keine neue Technologie, ihre Entwicklung lässt sich bis in die 1960er Jahre zurückverfolgen, aber zu dieser Zeit ist photoelektrisches Co-Packaging nur ein einfaches Paket vonoptoelektronische Gerätezusammen. In den 1990er Jahren, mit dem Aufkommen deroptisches KommunikationsmodulIn der Industrie begann sich das photoelektrische Co-Packaging zu entwickeln. Angesichts des Rückgangs der hohen Rechenleistung und des hohen Bandbreitenbedarfs in diesem Jahr haben das photoelektrische Co-Packaging und die damit verbundene Branchentechnologie erneut große Aufmerksamkeit erhalten.
In der Technologieentwicklung weist jede Stufe auch unterschiedliche Formen auf, von 2,5D-CPO entsprechend 20/50 Tbit/s-Anforderung über 2,5D-Chiplet-CPO entsprechend 50/100 Tbit/s-Anforderung bis hin zur Realisierung von 3D-CPO entsprechend 100 Tbit/s Rate.

Das 2.5D CPO verpackt dasoptisches Modulund der Netzwerk-Switch-Chip auf demselben Substrat, um den Leitungsabstand zu verkürzen und die I/O-Dichte zu erhöhen, und der 3D-CPO verbindet den optischen IC direkt mit der Zwischenschicht, um eine Verbindung mit einem I/O-Abstand von weniger als 50 µm zu erreichen. Das Ziel seiner Entwicklung ist ganz klar: Der Abstand zwischen dem photoelektrischen Umwandlungsmodul und dem Netzwerkschaltchip soll so weit wie möglich reduziert werden.
Derzeit steckt CPO noch in den Kinderschuhen und es gibt immer noch Probleme wie geringe Ausbeute und hohe Wartungskosten, und nur wenige Hersteller auf dem Markt können CPO-bezogene Produkte vollständig anbieten. Nur Broadcom, Marvell, Intel und eine Handvoll anderer Player verfügen über vollständig proprietäre Lösungen auf dem Markt.
Marvell hat im vergangenen Jahr einen 2,5D-CPO-Technologieschalter mit dem VIA-LAST-Verfahren eingeführt. Nachdem der optische Siliziumchip verarbeitet wurde, wird das TSV mit der Verarbeitungsfähigkeit von OSAT verarbeitet, und dann wird der elektrische Chip-Flip-Chip zum optischen Siliziumchip hinzugefügt. 16 optische Module und der Switching-Chip Marvell Teralynx7 sind auf der Platine zu einem Switch zusammengeschaltet, der eine Switching-Rate von 12,8 Tbit/s erreichen kann.

Auf der diesjährigen OFC demonstrierten Broadcom und Marvell außerdem die neueste Generation von 51,2-Tbit/s-Switch-Chips mit optoelektronischer Co-Packaging-Technologie.
Von Broadcoms neuester CPO-Generation bis hin zu technischen Details, CPO 3D-Paket durch die Verbesserung des Prozesses, um eine höhere E/A-Dichte zu erreichen, CPO-Stromverbrauch auf 5,5 W/800 G, Energieeffizienzverhältnis ist sehr gut, Leistung ist sehr gut. Gleichzeitig bricht Broadcom auch zu einer einzigen Welle von 200 Gbit/s und 102,4 T CPO durch.
Cisco hat auch seine Investitionen in die CPO-Technologie erhöht und auf der diesjährigen OFC eine CPO-Produktdemonstration durchgeführt, bei der die Ansammlung und Anwendung der CPO-Technologie auf einem stärker integrierten Multiplexer/Demultiplexer demonstriert wurde. Cisco gab bekannt, dass es einen Piloteinsatz von CPO in 51,2-TB-Switches durchführen wird, gefolgt von einer groß angelegten Einführung in 102,4-TB-Switch-Zyklen
Intel führt seit langem CPO-basierte Switches ein, und in den letzten Jahren hat Intel weiterhin mit Ayar Labs zusammengearbeitet, um gemeinsam verpackte Signalverbindungslösungen mit höherer Bandbreite zu erforschen und so den Weg für die Massenproduktion von optoelektronischen Co-Packaging- und optischen Verbindungsgeräten zu ebnen.
Obwohl steckbare Module immer noch die erste Wahl sind, hat die allgemeine Verbesserung der Energieeffizienz, die CPO mit sich bringen kann, immer mehr Hersteller angezogen. Laut LightCounting werden die CPO-Lieferungen ab 800G- und 1,6T-Ports deutlich zunehmen, von 2024 bis 2025 schrittweise kommerziell verfügbar sein und von 2026 bis 2027 ein großes Volumen bilden. Gleichzeitig erwartet CIR, dass die Der Marktumsatz für photoelektrische Gesamtverpackungen wird im Jahr 2027 5,4 Milliarden US-Dollar erreichen.

Anfang des Jahres gab TSMC bekannt, dass es mit Broadcom, Nvidia und anderen großen Kunden zusammenarbeiten wird, um gemeinsam Silizium-Photonik-Technologie, gemeinsame Verpackung optischer Komponenten (CPO) und andere neue Produkte sowie Prozesstechnologie von 45 nm bis 7 nm zu entwickeln, und sagte, dass dies die schnellste zweite Hälfte sei des nächsten Jahres begann, den Großauftrag zu erfüllen, etwa 2025, um das Volumenstadium zu erreichen.
Als interdisziplinäres Technologiefeld, das photonische Geräte, integrierte Schaltkreise, Verpackung, Modellierung und Simulation umfasst, spiegelt die CPO-Technologie die Veränderungen wider, die die optoelektronische Fusion mit sich bringt, und die Veränderungen, die die Datenübertragung mit sich bringt, sind zweifellos subversiv. Obwohl die Anwendung von CPO lange Zeit nur in großen Rechenzentren zu sehen sein dürfte, ist die photoelektrische Co-Seal-Technologie von CPO mit der weiteren Ausweitung großer Rechenleistungen und hoher Bandbreitenanforderungen zu einem neuen Schlachtfeld geworden.
Es ist ersichtlich, dass Hersteller, die im CPO arbeiten, im Allgemeinen davon ausgehen, dass es im Jahr 2025 einen Schlüsselknoten geben wird, bei dem es sich auch um einen Knoten mit einem Wechselkurs von 102,4 Tbit/s handelt, und die Nachteile steckbarer Module werden weiter verstärkt. Auch wenn CPO-Anwendungen langsam kommen, ist optoelektronisches Co-Packaging zweifellos die einzige Möglichkeit, Netzwerke mit hoher Geschwindigkeit, hoher Bandbreite und geringem Stromverbrauch zu erreichen.