VerwendungoptoelektronischCo-Packaging-Technologie zur Lösung massiver Datenübertragungsprobleme
Angetrieben durch die stetig steigende Rechenleistung wächst auch das Datenvolumen rasant. Insbesondere neue Geschäftsprozesse in Rechenzentren, wie beispielsweise KI-Modelle und maschinelles Lernen, treiben das Datenwachstum entlang der gesamten Datenkette bis hin zu den Nutzern voran. Um den steigenden Anforderungen an Rechenleistung und Dateninteraktion gerecht zu werden, müssen diese massiven Datenmengen schnell und umfassend übertragen werden. Die Datenübertragungsraten haben sich daher von 100 Gbit/s auf 400 Gbit/s oder sogar 800 Gbit/s erhöht. Mit den gestiegenen Leitungsraten hat sich die Komplexität der zugehörigen Hardware auf Platinenebene erheblich erhöht, und herkömmliche I/O-Schnittstellen sind nicht mehr in der Lage, die vielfältigen Anforderungen an die Übertragung von Hochgeschwindigkeitssignalen von ASICs zur Frontplatte zu erfüllen. In diesem Kontext gewinnt die optoelektronische Co-Packaging-Lösung (CPO) zunehmend an Bedeutung.
Die Nachfrage nach Datenverarbeitung steigt sprunghaft an, CPOoptoelektronischCo-Seal-Aufmerksamkeit
Im optischen Kommunikationssystem sind das optische Modul und der AISC (Netzwerk-Switching-Chip) separat verpackt, und dieoptisches ModulDas Gerät wird im Steckmodus an der Vorderseite des Switches angeschlossen. Steckverbindungen sind weit verbreitet und werden häufig für herkömmliche I/O-Verbindungen genutzt. Obwohl Steckverbindungen technisch immer noch die erste Wahl darstellen, haben sich bei hohen Datenraten einige Probleme gezeigt. Mit steigender Datenverarbeitungsgeschwindigkeit werden die Verbindungslänge zwischen optischem Gerät und Leiterplatte, Signalverluste, Stromverbrauch und Qualität eingeschränkt.
Um die Einschränkungen herkömmlicher Verbindungstechnologien zu überwinden, gewinnt die optoelektronische Co-Packaging-Technologie (CPO) zunehmend an Bedeutung. Bei der Co-Packaging-Optik werden optische Module und AISC (Netzwerk-Switching-Chips) gemeinsam verpackt und über kurze elektrische Verbindungen miteinander verbunden, wodurch eine kompakte optoelektronische Integration erreicht wird. Die Vorteile hinsichtlich Größe und Gewicht durch die CPO-Technologie liegen auf der Hand, und die Miniaturisierung von Hochgeschwindigkeits-Optikmodulen wird realisiert. Optisches Modul und AISC sind zentraler auf der Platine angeordnet, wodurch die Faserlänge deutlich reduziert und somit die Übertragungsverluste minimiert werden.
Laut Testdaten von Ayar Labs kann die CPO-Opto-Co-Packaging-Technologie den Stromverbrauch im Vergleich zu steckbaren optischen Modulen sogar um die Hälfte reduzieren. Berechnungen von Broadcom zufolge lassen sich beim 400G-Modul mit dem CPO-Verfahren etwa 50 % des Stromverbrauchs einsparen. Im Vergleich zum 1600G-Modul ist die Energieeinsparung sogar noch höher. Durch die zentralere Anordnung wird zudem die Verbindungsdichte deutlich erhöht, die Verzögerung und Verzerrung des elektrischen Signals werden verbessert, und die Übertragungsgeschwindigkeit unterliegt nicht mehr den Beschränkungen herkömmlicher Steckmodule.
Ein weiterer wichtiger Punkt sind die Kosten. Moderne KI-, Server- und Switch-Systeme erfordern extrem hohe Dichte und Geschwindigkeit. Der Bedarf steigt rasant. Ohne CPO-Co-Packaging wären zahlreiche High-End-Steckverbinder für die Verbindung des optischen Moduls notwendig, was mit hohen Kosten verbunden ist. CPO-Co-Packaging reduziert die Anzahl der Steckverbinder und senkt somit die Stückliste erheblich. Nur durch CPO-Photoelektrik-Co-Packaging lassen sich Hochgeschwindigkeits-, Hochbandbreiten- und Niedrigstromnetzwerke realisieren. Diese Technologie kombiniert Silizium-Photoelektrik- und elektronische Komponenten und positioniert das optische Modul so nah wie möglich am Netzwerk-Switch-Chip. Dadurch werden Kanalverluste und Impedanzdiskontinuitäten minimiert, die Verbindungsdichte deutlich erhöht und die technische Grundlage für zukünftige Datenverbindungen mit höheren Datenraten geschaffen.
Veröffentlichungsdatum: 01.04.2024