Evolusi dan kemajuan teknologi co-packaging optoelektronik CPO Bagian kedua

Evolusi dan kemajuan CPOoptoelektronikteknologi pengemasan bersama

Co-packaging optoelektronik bukanlah teknologi baru, perkembangannya dapat ditelusuri kembali ke tahun 1960-an, namun saat ini, co-packaging fotolistrik hanyalah sebuah paket sederhanaperangkat optoelektronikbersama-sama. Pada tahun 1990-an, dengan munculnyamodul komunikasi optikindustri, pengemasan bersama fotolistrik mulai muncul. Dengan meledaknya daya komputasi tinggi dan permintaan bandwidth tinggi tahun ini, pengemasan bersama fotolistrik, dan teknologi cabang terkaitnya, sekali lagi mendapat banyak perhatian.
Dalam perkembangan teknologi, setiap tahapannya juga memiliki bentuk yang berbeda-beda, dari 2,5D CPO yang sesuai dengan permintaan 20/50 Tb/s, hingga 2,5D Chiplet CPO yang sesuai dengan permintaan 50/100 Tb/s, dan akhirnya mewujudkan 3D CPO yang sesuai dengan kecepatan 100 Tb/s.

Paket CPO 2.5D mengemasmodul optikdan chip sakelar jaringan pada substrat yang sama untuk memperpendek jarak saluran dan meningkatkan kepadatan I/O, dan CPO 3D secara langsung menghubungkan IC optik ke lapisan perantara untuk mencapai interkoneksi jarak I/O kurang dari 50um. Sasaran evolusinya sangat jelas, yaitu untuk mengurangi jarak antara modul konversi fotolistrik dan chip sakelar jaringan sebanyak mungkin.
Saat ini, CPO masih dalam tahap awal, dan masih terdapat masalah seperti hasil panen yang rendah dan biaya perawatan yang tinggi, dan hanya sedikit produsen di pasar yang dapat menyediakan produk terkait CPO secara penuh. Hanya Broadcom, Marvell, Intel, dan beberapa pemain lain yang memiliki solusi yang sepenuhnya eksklusif di pasar.
Marvell memperkenalkan sakelar teknologi CPO 2.5D menggunakan proses VIA-LAST tahun lalu. Setelah chip optik silikon diproses, TSV diproses dengan kemampuan pemrosesan OSAT, lalu chip flip-chip elektrik ditambahkan ke chip optik silikon. 16 modul optik dan chip switching Marvell Teralynx7 saling terhubung pada PCB untuk membentuk sakelar, yang dapat mencapai kecepatan switching 12,8Tbps.

Pada OFC tahun ini, Broadcom dan Marvell juga mendemonstrasikan generasi terbaru chip switch 51,2Tbps yang menggunakan teknologi co-packaging optoelektronik.
Dari detail teknis CPO generasi terbaru Broadcom, paket CPO 3D melalui peningkatan proses untuk mencapai kepadatan I/O yang lebih tinggi, konsumsi daya CPO hingga 5,5W/800G, rasio efisiensi energi sangat baik, kinerjanya sangat baik. Pada saat yang sama, Broadcom juga berhasil mencapai gelombang tunggal 200Gbps dan 102,4T CPO.
Cisco juga telah meningkatkan investasinya dalam teknologi CPO, dan melakukan demonstrasi produk CPO dalam OFC tahun ini, yang menunjukkan akumulasi dan penerapan teknologi CPO pada multiplexer/demultiplexer yang lebih terintegrasi. Cisco mengatakan akan melakukan uji coba penerapan CPO pada switch berkapasitas 51,2 Tb, diikuti dengan adopsi skala besar pada siklus switch berkapasitas 102,4 Tb.
Intel telah lama memperkenalkan switch berbasis CPO, dan dalam beberapa tahun terakhir Intel terus bekerja sama dengan Ayar Labs untuk mengeksplorasi solusi interkoneksi sinyal bandwidth tinggi yang dikemas bersama, membuka jalan bagi produksi massal perangkat interkoneksi optik dan pengemasan bersama optoelektronik.
Meskipun modul yang dapat dicolokkan masih menjadi pilihan utama, peningkatan efisiensi energi secara keseluruhan yang dapat dihadirkan oleh CPO telah menarik semakin banyak produsen. Menurut LightCounting, pengiriman CPO akan mulai meningkat secara signifikan dari port 800G dan 1,6T, secara bertahap mulai tersedia secara komersial dari tahun 2024 hingga 2025, dan membentuk volume skala besar dari tahun 2026 hingga 2027. Pada saat yang sama, CIR memperkirakan bahwa pendapatan pasar dari total pengemasan fotolistrik akan mencapai $5,4 miliar pada tahun 2027.

Awal tahun ini, TSMC mengumumkan akan bekerja sama dengan Broadcom, Nvidia, dan pelanggan besar lainnya untuk bersama-sama mengembangkan teknologi fotonik silikon, komponen optik pengemasan umum CPO, dan produk baru lainnya, serta memproses teknologi dari 45 nm menjadi 7 nm. Dikatakannya, paruh kedua tahun depan paling cepat sudah bisa memenuhi pesanan besar tersebut, yakni sekitar tahun 2025 sudah bisa mencapai tahap volume.
Sebagai bidang teknologi interdisipliner yang melibatkan perangkat fotonik, sirkuit terpadu, pengemasan, pemodelan, dan simulasi, teknologi CPO mencerminkan perubahan yang dibawa oleh fusi optoelektronik, dan perubahan yang dibawa ke transmisi data tidak diragukan lagi bersifat subversif. Meskipun penerapan CPO mungkin hanya terlihat di pusat data besar untuk waktu yang lama, dengan perluasan lebih lanjut dari daya komputasi yang besar dan persyaratan bandwidth yang tinggi, teknologi co-seal fotolistrik CPO telah menjadi medan pertempuran baru.
Dapat dilihat bahwa produsen yang bekerja di CPO secara umum percaya bahwa 2025 akan menjadi simpul utama, yang juga merupakan simpul dengan nilai tukar 102,4Tbps, dan kerugian dari modul yang dapat dicolokkan akan semakin diperkuat. Meskipun aplikasi CPO mungkin datang perlahan, pengemasan bersama opto-elektronik tidak diragukan lagi merupakan satu-satunya cara untuk mencapai jaringan berkecepatan tinggi, bandwidth tinggi, dan daya rendah.