تکامل و پیشرفت فناوری بسته‌بندی اپتوالکترونیک CPO قسمت دوم

تکامل و پیشرفت CPOنوری الکترونیکیتکنولوژی بسته بندی مشترک

بسته بندی اپتوالکترونیک فناوری جدیدی نیست، توسعه آن را می توان به دهه 1960 ردیابی کرد، اما در این زمان، بسته بندی فوتوالکتریک فقط یک بسته ساده است.دستگاه های الکترونیکی نوریبا هم در دهه 1990، با ظهورماژول ارتباط نوریصنعت، بسته بندی فوتوالکتریک شروع به ظهور کرد. با انفجار قدرت محاسباتی بالا و تقاضای پهنای باند بالا در سال جاری، بسته بندی فوتوالکتریک و فناوری شاخه مرتبط با آن، بار دیگر توجه زیادی را به خود جلب کرده است.
در توسعه فناوری، هر مرحله نیز دارای اشکال مختلفی است، از CPO 2.5 بعدی مربوط به تقاضای 20/50Tb/s، تا CPO 2.5D چیپلت مربوط به تقاضای 50/100Tb/s و در نهایت تحقق CPO 3D مربوط به 100Tb/s نرخ

2.5D CPO بسته بندیماژول نوریو تراشه سوئیچ شبکه روی همان بستر برای کوتاه کردن فاصله خط و افزایش تراکم ورودی/خروجی، و CPO 3D به طور مستقیم آی سی نوری را به لایه میانی متصل می کند تا به اتصال گام ورودی/خروجی کمتر از 50um دست یابد. هدف از تکامل آن بسیار واضح است، یعنی کاهش فاصله بین ماژول تبدیل فوتوالکتریک و تراشه سوئیچینگ شبکه تا حد امکان.
در حال حاضر CPO هنوز در مراحل ابتدایی خود است و هنوز مشکلاتی مانند بازده پایین و هزینه های نگهداری بالا وجود دارد و تعداد کمی از تولیدکنندگان در بازار می توانند محصولات مرتبط با CPO را به طور کامل ارائه دهند. تنها Broadcom، Marvell، Intel، و تعداد انگشت شماری از بازیکنان دیگر راه حل های کاملاً اختصاصی در بازار دارند.
مارول سال گذشته یک سوئیچ فناوری 2.5 بعدی CPO را با استفاده از فرآیند VIA-LAST معرفی کرد. پس از پردازش تراشه نوری سیلیکونی، TSV با قابلیت پردازش OSAT پردازش می شود و سپس تراشه فلیپ تراشه الکتریکی به تراشه نوری سیلیکونی اضافه می شود. 16 ماژول نوری و تراشه سوئیچینگ Marvell Teralynx7 روی PCB به هم متصل شده اند تا یک سوئیچ را تشکیل دهند که می تواند به نرخ سوئیچینگ 12.8 ترابیت بر ثانیه دست یابد.

در OFC امسال، Broadcom و Marvell آخرین نسل تراشه‌های سوئیچ 51.2 ترابیت بر ثانیه را با استفاده از فناوری بسته‌بندی مشترک نوری به نمایش گذاشتند.
از آخرین نسل Broadcom از جزئیات فنی CPO، بسته CPO 3D از طریق بهبود فرآیند برای دستیابی به چگالی I/O بالاتر، مصرف انرژی CPO به 5.5W/800G، نسبت بهره وری انرژی بسیار خوب است عملکرد بسیار خوب است. در همان زمان، Broadcom همچنین در حال عبور از یک موج واحد با سرعت 200 گیگابیت بر ثانیه و CPO 102.4T است.
سیسکو همچنین سرمایه گذاری خود را در فناوری CPO افزایش داده است و محصول CPO را در OFC امسال به نمایش گذاشته است که انباشتگی و کاربرد فناوری CPO خود را در یک مالتی پلکسر/دیمولتی پلکسر یکپارچه تر نشان می دهد. سیسکو اعلام کرد که استقرار آزمایشی CPO را در سوئیچ‌های 51.2 ترابایتی و به دنبال آن در مقیاس بزرگ در چرخه‌های سوئیچ 102.4 ترابایتی اجرا خواهد کرد.
اینتل مدت‌هاست که سوئیچ‌های مبتنی بر CPO را معرفی کرده است و در سال‌های اخیر اینتل به همکاری با آزمایشگاه‌های Ayar ادامه داده است تا راه‌حل‌های اتصال سیگنال پهنای باند بالاتر را کشف کند و راه را برای تولید انبوه بسته‌بندی‌های الکترونیکی نوری و دستگاه‌های اتصال نوری هموار کند.
اگرچه ماژول‌های قابل اتصال هنوز اولین انتخاب هستند، بهبود کلی بازده انرژی که CPO می‌تواند به همراه داشته باشد، تولیدکنندگان بیشتری را به خود جلب کرده است. با توجه به LightCounting، محموله‌های CPO از پورت‌های 800G و 1.6T به‌طور قابل‌توجهی افزایش می‌یابند، به تدریج از سال 2024 تا 2025 در دسترس تجاری قرار می‌گیرند و از سال 2026 تا 2027 حجم وسیعی را تشکیل می‌دهند. در همان زمان، CIR انتظار دارد که درآمد بازار بسته بندی کل فوتوالکتریک در سال 2027 به 5.4 میلیارد دلار خواهد رسید.

در اوایل سال جاری، TSMC اعلام کرد که با Broadcom، Nvidia و سایر مشتریان بزرگ برای توسعه مشترک فناوری فوتونیک سیلیکون، اجزای نوری بسته‌بندی مشترک CPO و سایر محصولات جدید، فناوری پردازش از 45 نانومتر به 7 نانومتر دست خواهد یافت و گفت که سریع‌ترین نیمه دوم سال آینده شروع به دیدار با سفارش بزرگ، 2025 یا بیشتر برای رسیدن به مرحله حجم.
فناوری CPO به‌عنوان یک حوزه فناوری میان‌رشته‌ای شامل دستگاه‌های فوتونیک، مدارهای مجتمع، بسته‌بندی، مدل‌سازی و شبیه‌سازی، تغییرات ایجاد شده توسط همجوشی نوری الکترونیکی را منعکس می‌کند و تغییراتی که در انتقال داده‌ها ایجاد می‌شود، بدون شک خراب‌کننده هستند. اگرچه استفاده از CPO ممکن است تنها برای مدت طولانی در مراکز داده بزرگ دیده شود، با گسترش بیشتر قدرت محاسباتی زیاد و نیازهای پهنای باند بالا، فناوری CPO photoelectric co-seal به میدان جنگ جدیدی تبدیل شده است.
مشاهده می شود که سازندگانی که در CPO کار می کنند عموماً معتقدند که 2025 یک گره کلیدی خواهد بود که همچنین یک گره با نرخ تبادل 102.4 ترابیت بر ثانیه است و معایب ماژول های قابل اتصال بیشتر تقویت می شود. اگرچه برنامه‌های CPO ممکن است به کندی انجام شوند، اما بدون شک بسته‌بندی مشترک الکترونیکی تنها راه دستیابی به شبکه‌های با سرعت بالا، پهنای باند بالا و توان کم است.