Þróun og framfarir ljósfræðilegrar sampakkningartækni CPO, annar hluti

Þróun og framfarir CPOljósfræðilegtsampakkningartækni

Ljósrafræn sampakkning er ekki ný tækni, þróun hennar má rekja aftur til sjöunda áratugarins, en á þessum tíma er ljósrafræn sampakkning bara einföld pakkning af...ljósfræðileg tækisaman. Á tíunda áratugnum, með uppgangisjónræn samskiptaeiningÍ greininni fór ljósrafmagnssampakkning að koma fram. Með aukinni eftirspurn eftir mikilli reikniafl og mikilli bandvídd á þessu ári hefur ljósrafmagnssampakkning og tengd tæknigrein enn og aftur vakið mikla athygli.
Í þróun tækni hefur hvert stig einnig mismunandi form, frá 2,5D CPO sem samsvarar 20/50Tb/s eftirspurn, til 2,5D Chiplet CPO sem samsvarar 50/100Tb/s eftirspurn, og að lokum ná 3D CPO sem samsvarar 100Tb/s hraða.

2.5D CPO pakkarnirljósleiðaraeiningog netrofaflís á sama undirlagi til að stytta línufjarlægðina og auka I/O þéttleikann, og 3D CPO tengir ljósleiðara-IC beint við millilagið til að ná fram tengingu I/O stigsins sem er minni en 50µm. Markmið þróunarinnar er mjög skýrt, sem er að minnka fjarlægðina milli ljósrafmagnsumbreytingareiningarinnar og netrofaflísarinnar eins mikið og mögulegt er.
Eins og er er CPO enn á frumstigi og enn eru vandamál eins og lítil afköst og hár viðhaldskostnaður, og fáir framleiðendur á markaðnum geta boðið upp á CPO-tengdar vörur að fullu. Aðeins Broadcom, Marvell, Intel og nokkrir aðrir aðilar eru með fullkomlega einkaleyfisverndaðar lausnir á markaðnum.
Marvell kynnti 2.5D CPO tæknirofa með VIA-LAST ferlinu á síðasta ári. Eftir að kísilljósflísinni hefur verið unnið er TSV unnið með vinnslugetu OSAT og síðan er rafflísinni bætt við kísilljósflísina. 16 ljósleiðaraeiningar og rofaflís Marvell Teralynx7 eru tengd saman á prentplötunni til að mynda rofa sem getur náð rofahraða upp á 12,8 Tbps.

Á OFC ráðstefnunni í ár sýndu Broadcom og Marvell einnig nýjustu kynslóð 51,2 Tbps rofaflísa sem nota ljósfræðilega sampakkningartækni.
Frá nýjustu kynslóð Broadcom af CPO tæknilegum smáatriðum, CPO 3D pakkanum til úrbóta á ferlinu til að ná hærri I/O þéttleika, CPO orkunotkun upp í 5,5W/800G, orkunýtnihlutfallið er mjög gott og afköstin eru mjög góð. Á sama tíma er Broadcom einnig að brjótast í gegnum eina bylgju CPO upp á 200Gbps og 102,4T.
Cisco hefur einnig aukið fjárfestingu sína í CPO-tækni og kynnt CPO-vöru á OFC í ár, þar sem sýnt er fram á uppsöfnun og notkun CPO-tækni sinnar á samþættari fjölbreytileikara/affjöldleikara. Cisco sagði að það muni framkvæma tilraunaverkefni með CPO í 51,2 TB rofum og síðan í stórum stíl í 102,4 TB rofalotum.
Intel hefur lengi kynnt til sögunnar rofa sem byggja á CPO og á undanförnum árum hefur Intel haldið áfram að vinna með Ayar Labs að því að kanna sampakkaðar lausnir fyrir tengingu merkja með meiri bandbreidd, sem ryður brautina fyrir fjöldaframleiðslu á ljósfræðilegum sampakkningum og ljóstengdum búnaði.
Þó að tengjanlegar einingar séu enn fyrsti kosturinn, þá hefur heildarorkunýtingin sem ljósrafmagnspakki getur fært með sér laðað að fleiri og fleiri framleiðendur. Samkvæmt LightCounting munu sendingar af ljósrafmagnspakkningum byrja að aukast verulega frá 800G og 1,6T tengjum, smám saman byrja að vera fáanlegar í verslunum frá 2024 til 2025 og mynda stórfellda framleiðslu frá 2026 til 2027. Á sama tíma býst CIR við að markaðstekjur af heildarljósrafmagnspakkningum nái 5,4 milljörðum Bandaríkjadala árið 2027.

Fyrr á þessu ári tilkynnti TSMC að það myndi taka höndum saman með Broadcom, Nvidia og öðrum stórum viðskiptavinum til að þróa sameiginlega sílikonljóstækni, sameiginlega umbúðaljósleiðara (CPO) og aðrar nýjar vörur, vinnslutækni frá 45nm til 7nm, og sagði að hraðast væri að mæta stóru pöntuninni á seinni hluta næsta árs, og að hún myndi ná magni árið 2025 eða svo.
Sem þverfaglegt tæknisvið sem felur í sér ljósfræðileg tæki, samþætt hringrás, pökkun, líkanagerð og hermun, endurspeglar CPO-tækni breytingarnar sem ljósrafsegulsamruni hefur í för með sér, og breytingarnar sem hafa orðið á gagnaflutningi eru án efa byltingarkenndar. Þó að notkun CPO gæti aðeins sést í stórum gagnaverum í langan tíma, þá hefur CPO ljósrafsegulþéttitækni orðið nýtt vígvöllur með frekari stækkun mikillar reikniafls og mikillar bandbreiddarkröfu.
Það má sjá að framleiðendur sem starfa í CPO telja almennt að árið 2025 verði lykilhnútur, sem er einnig hnútur með gengi upp á 102,4 Tbps, og ókostir við tengihæfar einingar munu enn frekar magnast upp. Þó að CPO-forrit komi hægt og rólega, þá er ljósfræðileg sampakkning án efa eina leiðin til að ná háhraða, mikilli bandvídd og lágorku netum.