Sự phát triển và tiến triển của CPOquang điện tửcông nghệ đóng gói đồng bộ
Đóng gói quang điện tử không phải là một công nghệ mới, sự phát triển của nó có thể bắt nguồn từ những năm 1960, nhưng hiện tại, đóng gói quang điện tử chỉ là một gói đơn giảnthiết bị quang điện tửcùng nhau. Đến những năm 1990, với sự trỗi dậy củamô-đun truyền thông quang họcngành công nghiệp, đóng gói quang điện bắt đầu xuất hiện. Với sự bùng nổ của nhu cầu về công suất tính toán cao và băng thông lớn trong năm nay, đóng gói quang điện và công nghệ ngành liên quan của nó một lần nữa nhận được rất nhiều sự chú ý.
Trong quá trình phát triển của công nghệ, mỗi giai đoạn cũng có những hình thức khác nhau, từ 2.5D CPO tương ứng với nhu cầu 20/50Tb/giây, đến 2.5D Chiplet CPO tương ứng với nhu cầu 50/100Tb/giây và cuối cùng hiện thực hóa 3D CPO tương ứng với tốc độ 100Tb/giây.
Gói CPO 2.5Dmô-đun quang họcvà chip chuyển mạch mạng trên cùng một chất nền để rút ngắn khoảng cách đường truyền và tăng mật độ I/O, và CPO 3D kết nối trực tiếp IC quang với lớp trung gian để đạt được sự kết nối của bước I/O nhỏ hơn 50um. Mục tiêu phát triển của nó rất rõ ràng, đó là giảm khoảng cách giữa mô-đun chuyển đổi quang điện và chip chuyển mạch mạng càng nhiều càng tốt.
Hiện tại, CPO vẫn còn trong giai đoạn trứng nước, và vẫn còn những vấn đề như năng suất thấp và chi phí bảo trì cao, và một số ít nhà sản xuất trên thị trường có thể cung cấp đầy đủ các sản phẩm liên quan đến CPO. Chỉ có Broadcom, Marvell, Intel và một số ít các công ty khác có giải pháp độc quyền hoàn toàn trên thị trường.
Marvell đã giới thiệu một công tắc công nghệ CPO 2.5D sử dụng quy trình VIA-LAST vào năm ngoái. Sau khi chip quang silicon được xử lý, TSV được xử lý bằng khả năng xử lý của OSAT, sau đó chip điện lật được thêm vào chip quang silicon. 16 mô-đun quang và chip chuyển mạch Marvell Teralynx7 được kết nối với nhau trên PCB để tạo thành một công tắc, có thể đạt tốc độ chuyển mạch 12,8Tbps.
Tại OFC năm nay, Broadcom và Marvell cũng đã trình diễn thế hệ chip chuyển mạch 51,2Tbps mới nhất sử dụng công nghệ đồng đóng gói quang điện tử.
Từ thế hệ mới nhất của Broadcom về chi tiết kỹ thuật CPO, gói CPO 3D thông qua quá trình cải tiến để đạt được mật độ I/O cao hơn, mức tiêu thụ điện năng của CPO lên tới 5,5W/800G, tỷ lệ hiệu suất năng lượng rất tốt, hiệu suất rất tốt. Đồng thời, Broadcom cũng đang đột phá thành một làn sóng đơn 200Gbps và 102,4T CPO.
Cisco cũng đã tăng đầu tư vào công nghệ CPO và đã trình diễn sản phẩm CPO tại OFC năm nay, cho thấy sự tích lũy và ứng dụng công nghệ CPO của mình trên bộ ghép kênh/phân kênh tích hợp hơn. Cisco cho biết họ sẽ triển khai thử nghiệm CPO trong các thiết bị chuyển mạch 51,2Tb, sau đó là áp dụng trên diện rộng trong các chu kỳ chuyển mạch 102,4Tb
Intel đã giới thiệu các thiết bị chuyển mạch dựa trên CPO từ lâu và trong những năm gần đây, Intel tiếp tục hợp tác với Ayar Labs để khám phá các giải pháp kết nối tín hiệu băng thông cao được đóng gói chung, mở đường cho việc sản xuất hàng loạt các thiết bị kết nối quang học và đóng gói chung quang điện tử.
Mặc dù các mô-đun cắm được vẫn là lựa chọn đầu tiên, nhưng cải thiện hiệu quả năng lượng tổng thể mà CPO có thể mang lại đã thu hút ngày càng nhiều nhà sản xuất. Theo LightCounting, các lô hàng CPO sẽ bắt đầu tăng đáng kể từ các cổng 800G và 1,6T, dần dần bắt đầu có sẵn trên thị trường từ năm 2024 đến năm 2025 và hình thành khối lượng lớn từ năm 2026 đến năm 2027. Đồng thời, CIR dự kiến doanh thu thị trường của tổng bao bì quang điện sẽ đạt 5,4 tỷ đô la vào năm 2027.
Đầu năm nay, TSMC đã công bố sẽ bắt tay với Broadcom, Nvidia và các khách hàng lớn khác để cùng nhau phát triển công nghệ quang tử silicon, linh kiện quang học đóng gói chung CPO và các sản phẩm mới khác, công nghệ xử lý từ 45nm lên 7nm, đồng thời cho biết nửa cuối năm sau sẽ bắt đầu đáp ứng đơn hàng lớn, đến khoảng năm 2025 sẽ đạt đến giai đoạn sản xuất hàng loạt.
Là một lĩnh vực công nghệ liên ngành liên quan đến các thiết bị quang tử, mạch tích hợp, đóng gói, mô hình hóa và mô phỏng, công nghệ CPO phản ánh những thay đổi do sự kết hợp quang điện tử mang lại, và những thay đổi mang lại cho truyền dữ liệu chắc chắn là mang tính phá hoại. Mặc dù ứng dụng của CPO có thể chỉ được nhìn thấy trong các trung tâm dữ liệu lớn trong một thời gian dài, nhưng với sự mở rộng hơn nữa của công suất tính toán lớn và yêu cầu băng thông cao, công nghệ đồng niêm phong quang điện CPO đã trở thành một chiến trường mới.
Có thể thấy rằng các nhà sản xuất làm việc trong CPO nói chung tin rằng năm 2025 sẽ là một nút chính, cũng là một nút có tỷ giá hối đoái là 102,4Tbps và những bất lợi của các mô-đun cắm được sẽ được khuếch đại hơn nữa. Mặc dù các ứng dụng CPO có thể đến chậm, nhưng đóng gói quang điện tử chắc chắn là cách duy nhất để đạt được mạng tốc độ cao, băng thông cao và công suất thấp.
Thời gian đăng: 02-04-2024