Sự phát triển và tiến bộ của CPOquang điện tửcông nghệ đóng gói chung
Công nghệ đóng gói quang điện tử không phải là công nghệ mới, sự phát triển của nó có thể được truy溯 nguồn gốc từ những năm 1960, nhưng vào thời điểm đó, đóng gói quang điện tử chỉ là một dạng đóng gói đơn giản.thiết bị quang điện tửcùng nhau. Đến những năm 1990, với sự trỗi dậy củamô-đun truyền thông quang họcTrong ngành công nghiệp này, công nghệ đóng gói quang điện bắt đầu nổi lên. Với sự bùng nổ nhu cầu về sức mạnh tính toán cao và băng thông lớn trong năm nay, công nghệ đóng gói quang điện và các công nghệ liên quan một lần nữa nhận được rất nhiều sự quan tâm.
Trong quá trình phát triển công nghệ, mỗi giai đoạn cũng có những hình thức khác nhau, từ CPO 2.5D tương ứng với nhu cầu 20/50Tb/s, đến CPO Chiplet 2.5D tương ứng với nhu cầu 50/100Tb/s, và cuối cùng là hiện thực hóa CPO 3D tương ứng với tốc độ 100Tb/s.
Gói 2.5D CPOmô-đun quang họcvà chip chuyển mạch mạng trên cùng một chất nền để rút ngắn khoảng cách đường dây và tăng mật độ I/O, và CPO 3D kết nối trực tiếp IC quang học với lớp trung gian để đạt được kết nối có khoảng cách I/O nhỏ hơn 50µm. Mục tiêu của sự phát triển này rất rõ ràng, đó là giảm khoảng cách giữa mô-đun chuyển đổi quang điện và chip chuyển mạch mạng xuống mức thấp nhất có thể.
Hiện nay, công nghệ CPO vẫn còn non trẻ và vẫn còn gặp phải các vấn đề như năng suất thấp và chi phí bảo trì cao, và chỉ có 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 nhà sản xuất khác có các giải pháp độc quyền hoàn chỉnh trên thị trường.
Năm ngoái, Marvell đã giới thiệu một bộ chuyển mạch công nghệ CPO 2.5D sử dụng quy trình VIA-LAST. Sau khi chip quang silicon được xử lý, TSV được xử lý bằng khả năng xử lý của OSAT, sau đó chip điện tử lật chip 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 bộ chuyển mạch, có thể đạt tốc độ chuyển mạch 12,8Tbps.
Tại hội nghị OFC năm nay, Broadcom và Marvell cũng đã trình diễn thế hệ chip chuyển mạch 51,2Tbps mới nhất sử dụng công nghệ đóng gói quang điện tử.
Theo thông tin chi tiết kỹ thuật về CPO thế hệ mới nhất của Broadcom, gói CPO 3D được cải tiến quy trình sản xuất để đạt được mật độ I/O cao hơn, mức tiêu thụ điện năng của CPO là 5,5W/800G, tỷ lệ hiệu quả năng lượng rất tốt. Đồng thời, Broadcom cũng đang đột phá với CPO đơn kênh 200Gbps và 102,4T.
Cisco cũng đã tăng cường đầu tư vào công nghệ CPO và trình diễn sản phẩm CPO tại OFC năm nay, cho thấy sự tích lũy và ứng dụng công nghệ CPO của hãng trên bộ ghép kênh/tách kênh tích hợp hơn. Cisco cho biết họ sẽ tiến hành triển khai thí điểm CPO trên các thiết bị chuyển mạch 51,2Tb, tiếp theo là áp dụng quy mô lớn trên các thiết bị chuyển mạch 102,4Tb.
Intel từ lâu đã giới thiệu các bộ chuyển mạch dựa trên CPO, 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 ghép vẫn là lựa chọn hàng đầu, nhưng sự cải thiện hiệu quả năng lượng tổng thể mà CPO mang lại đã thu hút ngày càng nhiều nhà sản xuất. Theo LightCounting, lượng hàng CPO xuất xưởng sẽ bắt đầu tăng đáng kể từ các cổng 800G và 1.6T, dần dần được thương mại hóa từ năm 2024 đến 2025, và đạt quy mô lớn từ năm 2026 đến 2027. Đồng thời, CIR dự đoán doanh thu thị trường của bao bì quang điện tổng thể sẽ đạt 5,4 tỷ USD vào năm 2027.
Đầu năm nay, TSMC đã thông báo sẽ hợp tác với Broadcom, Nvidia và các khách hàng lớn khác để cùng 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 đến 7nm, và cho biết sẽ nhanh chóng bắt đầu đáp ứng các đơn đặt hàng lớn vào nửa cuối năm sau, và đạt đến giai đoạn sản xuất hàng loạt vào khoảng năm 2025.
Là một lĩnh vực công nghệ liên ngành bao gồm 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 mà nó mang đến cho việc truyền dữ liệu chắc chắn là mang tính cách mạng. Mặc dù ứng dụng của CPO có thể chỉ được thấy trong các trung tâm dữ liệu lớn trong một thời gian dài, nhưng với sự mở rộng hơn nữa của sức mạnh 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 hoạt động trong lĩnh vực CPO nói chung tin rằng năm 2025 sẽ là một bước ngoặt quan trọng, cũng là một bước ngoặt với tốc độ truyền tải 102,4 Tbps, và những nhược điểm của các mô-đun cắm ghép sẽ càng trở nên trầm trọng hơn. Mặc dù các ứng dụng CPO có thể phát triển chậm, nhưng việc đóng gói quang điện tử đồng thời chắc chắn là cách duy nhất để đạt được mạng tốc độ cao, băng thông rộng và công suất thấp.
Thời gian đăng bài: 02/04/2024