Einsatz optoelektronischer Co-Packaging-Technologie zur Lösung massiver Datenübertragungen Teil eins

VerwendenoptoelektronischCo-Packaging-Technologie zur Lösung massiver Datenübertragung

Durch die Entwicklung immer höherer Rechenleistung wächst die Datenmenge rasant. Insbesondere der neue Geschäftsverkehr in Rechenzentren, wie z. B. große KI-Modelle und maschinelles Lernen, fördert das Datenwachstum von Ende zu Ende und zu den Nutzern. Große Datenmengen müssen schnell und umfassend übertragen werden. Die Datenübertragungsrate hat sich von 100 GbE auf 400 GbE oder sogar 800 GbE erhöht, um der steigenden Nachfrage nach Rechenleistung und Dateninteraktion gerecht zu werden. Mit steigenden Übertragungsraten hat auch die Komplexität der zugehörigen Hardware auf Platinenebene stark zugenommen. Herkömmliche E/A-Systeme konnten die vielfältigen Anforderungen der Übertragung von Hochgeschwindigkeitssignalen von ASICs zur Frontplatte nicht mehr bewältigen. In diesem Zusammenhang ist optoelektronisches Co-Packaging (CPO) gefragt.

Nachfrage nach Datenverarbeitung steigt, CPOoptoelektronischCo-Seal-Aufmerksamkeit

Im optischen Kommunikationssystem sind das optische Modul und der AISC (Network Switching Chip) separat verpackt, und dieoptisches Modulwird steckbar an die Frontplatte des Switches angeschlossen. Der steckbare Modus ist nichts Neues, und viele herkömmliche E/A-Verbindungen werden steckbar miteinander verbunden. Obwohl steckbar technisch immer noch die erste Wahl ist, hat der steckbare Modus bei hohen Datenraten einige Probleme aufgeworfen. Die Verbindungslänge zwischen dem optischen Gerät und der Leiterplatte, die Signalübertragungsverluste, der Stromverbrauch und die Qualität werden mit zunehmender Datenverarbeitungsgeschwindigkeit eingeschränkt.

Um die Einschränkungen herkömmlicher Konnektivität zu überwinden, gewinnt das optoelektronische Co-Packaging von CPO zunehmend an Bedeutung. Bei Co-Packaged Optics werden optische Module und AISC (Network Switching Chips) zusammen verpackt und über kurze elektrische Verbindungen verbunden, wodurch eine kompakte optoelektronische Integration erreicht wird. Die Vorteile von CPO-Photoelektronischem Co-Packaging hinsichtlich Größe und Gewicht liegen auf der Hand und ermöglichen die Miniaturisierung und Verkleinerung von Hochgeschwindigkeits-Optikmodulen. Optische Module und AISC (Network Switching Chip) sind zentraler auf der Platine angeordnet, und die Faserlänge kann deutlich reduziert werden, was zu geringeren Übertragungsverlusten führt.

Laut Testdaten von Ayar Labs kann CPO-Opto-Co-Packaging den Stromverbrauch im Vergleich zu steckbaren optischen Modulen sogar direkt um die Hälfte reduzieren. Laut Broadcoms Berechnungen kann das CPO-Konzept bei steckbaren optischen Modulen mit 400G den Stromverbrauch um etwa 50 % senken. Im Vergleich zu steckbaren optischen Modulen mit 1600G ist die Stromverbrauchseinsparung sogar noch höher. Das zentralisierte Layout erhöht zudem die Verbindungsdichte deutlich, reduziert Verzögerungen und Verzerrungen des elektrischen Signals und verhindert die Einschränkung der Übertragungsgeschwindigkeit im Vergleich zum herkömmlichen steckbaren Modus.

Ein weiterer Punkt sind die Kosten. Moderne künstliche Intelligenz, Server- und Switch-Systeme erfordern extrem hohe Dichte und Geschwindigkeit. Die aktuelle Nachfrage steigt rasant. Ohne den Einsatz von CPO-Co-Packaging werden zahlreiche hochwertige Steckverbinder zum Anschluss optischer Module benötigt, was hohe Kosten verursacht. CPO-Co-Packaging kann die Anzahl der Steckverbinder reduzieren und trägt somit maßgeblich zur Reduzierung der Stückliste bei. CPO-Co-Packaging für photoelektrische Komponenten ist die einzige Möglichkeit, Netzwerke mit hoher Geschwindigkeit, hoher Bandbreite und geringem Stromverbrauch zu realisieren. Diese Technologie, bei der photoelektrische Siliziumkomponenten und elektronische Komponenten zusammen verpackt werden, platziert das optische Modul so nah wie möglich am Netzwerk-Switch-Chip, um Kanalverluste und Impedanzunterbrechungen zu reduzieren, die Verbindungsdichte deutlich zu verbessern und die technische Unterstützung für zukünftige Datenverbindungen mit höheren Raten zu gewährleisten.