Evolução e progresso do CPOoptoeletrônicotecnologia de co-embalagem
A coembalagem optoeletrônica não é uma tecnologia nova, seu desenvolvimento pode ser rastreado até a década de 1960, mas, atualmente, a coembalagem fotoelétrica é apenas um pacote simples dedispositivos optoeletrônicosjuntos. Na década de 1990, com a ascensão damódulo de comunicação ópticaNa indústria, o coempacotamento fotoelétrico começou a surgir. Com a explosão da alta capacidade de computação e da alta demanda por largura de banda neste ano, o coempacotamento fotoelétrico e suas tecnologias relacionadas voltaram a receber muita atenção.
No desenvolvimento da tecnologia, cada estágio também tem formas diferentes, desde o CPO 2,5D correspondente à demanda de 20/50 Tb/s, até o CPO Chiplet 2,5D correspondente à demanda de 50/100 Tb/s e, finalmente, o CPO 3D correspondente à taxa de 100 Tb/s.
O CPO 2.5D empacota omódulo ópticoe o chip de comutação de rede no mesmo substrato para encurtar a distância da linha e aumentar a densidade de E/S, e o CPO 3D conecta diretamente o CI óptico à camada intermediária para alcançar a interconexão do passo de E/S inferior a 50 µm. O objetivo de sua evolução é muito claro: reduzir ao máximo a distância entre o módulo de conversão fotoelétrica e o chip de comutação de rede.
Atualmente, o CPO ainda está em fase inicial e ainda apresenta problemas como baixo rendimento e altos custos de manutenção. Poucos fabricantes no mercado conseguem fornecer produtos relacionados a CPO na íntegra. Apenas Broadcom, Marvell, Intel e algumas outras empresas possuem soluções totalmente proprietárias no mercado.
A Marvell lançou um switch com tecnologia CPO 2.5D utilizando o processo VIA-LAST no ano passado. Após o processamento do chip óptico de silício, o TSV é processado com a capacidade de processamento do OSAT e, em seguida, o flip-chip elétrico é adicionado ao chip óptico de silício. 16 módulos ópticos e o chip de comutação Marvell Teralynx7 são interconectados na placa de circuito impresso para formar um switch, que pode atingir uma taxa de comutação de 12,8 Tbps.
Na OFC deste ano, a Broadcom e a Marvell também demonstraram a última geração de chips de switch de 51,2 Tbps usando tecnologia de co-empacotamento optoeletrônico.
Com base nos detalhes técnicos da mais recente geração de CPO da Broadcom, o pacote CPO 3D, passando pelo aprimoramento do processo para alcançar maior densidade de E/S, o consumo de energia do CPO chega a 5,5 W/800 G, a relação de eficiência energética é muito boa e o desempenho é excelente. Ao mesmo tempo, a Broadcom também está avançando para uma única onda de 200 Gbps e 102,4 T CPO.
A Cisco também aumentou seu investimento em tecnologia CPO e realizou uma demonstração do produto CPO na OFC deste ano, mostrando o acúmulo e a aplicação da tecnologia CPO em um multiplexador/demultiplexador mais integrado. A Cisco anunciou que realizará uma implantação piloto do CPO em switches de 51,2 TB, seguida de adoção em larga escala em ciclos de switch de 102,4 TB.
A Intel vem introduzindo switches baseados em CPO há muito tempo e, nos últimos anos, continuou a trabalhar com a Ayar Labs para explorar soluções de interconexão de sinal de maior largura de banda em pacotes conjuntos, abrindo caminho para a produção em massa de dispositivos de coempacotamento optoeletrônico e interconexão óptica.
Embora os módulos plugáveis ainda sejam a primeira opção, a melhoria geral na eficiência energética que o CPO pode proporcionar tem atraído cada vez mais fabricantes. De acordo com a LightCounting, as remessas de CPO começarão a aumentar significativamente a partir das portas de 800G e 1,6T, começarão a ser comercializadas gradualmente entre 2024 e 2025 e formarão um volume em larga escala entre 2026 e 2027. Ao mesmo tempo, a CIR espera que a receita do mercado de encapsulamento total fotoelétrico atinja US$ 5,4 bilhões em 2027.
No início deste ano, a TSMC anunciou que se unirá à Broadcom, Nvidia e outros grandes clientes para desenvolver em conjunto tecnologia de fotônica de silício, componentes ópticos de embalagem comuns CPO e outros novos produtos, tecnologia de processo de 45 nm a 7 nm, e disse que o segundo semestre do ano que vem começará a atender aos grandes pedidos mais rapidamente, por volta de 2025 para atingir o estágio de volume.
Como um campo tecnológico interdisciplinar que envolve dispositivos fotônicos, circuitos integrados, encapsulamento, modelagem e simulação, a tecnologia CPO reflete as mudanças trazidas pela fusão optoeletrônica, e as mudanças trazidas à transmissão de dados são, sem dúvida, subversivas. Embora a aplicação da CPO possa ser vista apenas em grandes data centers por um longo tempo, com a expansão contínua do grande poder de computação e dos requisitos de alta largura de banda, a tecnologia de co-vedação fotoelétrica da CPO tornou-se um novo campo de batalha.
Observa-se que os fabricantes que trabalham com CPO geralmente acreditam que 2025 será um nó-chave, que também será um nó com uma taxa de câmbio de 102,4 Tbps, e que as desvantagens dos módulos plugáveis serão ainda mais amplificadas. Embora as aplicações de CPO possam surgir lentamente, o coempacotamento optoeletrônico é, sem dúvida, a única maneira de alcançar redes de alta velocidade, alta largura de banda e baixo consumo de energia.
Horário da postagem: 02/04/2024