Sự phát triển và tiến triển của CPOquang điện tửcông nghệ đóng gói chung
Đóng gói đồng thời quang điện tử không phải là một công nghệ mới, sự phát triển của nó có thể bắt nguồn từ những năm 1960, nhưng tại thời điểm này, đóng gói đồng thời quang điện chỉ là một gói đơn giảnthiết bị quang điện tửcùng nhau. Đến những năm 1990, với sự trỗi dậy củamô-đun truyền thông quang họcTrong ngành công nghiệp, công nghệ đóng gói quang điện bắt đầu xuất hiện. Với sự bùng nổ của nhu cầu về năng lực tính toán và băng thông cao trong năm nay, công nghệ đóng gói quang điện và các ngành công nghệ liên quan một lần nữa nhận được 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 là 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 đế để rút ngắn khoảng cách đường truyền và tăng mật độ I/O, còn CPO 3D kết nối trực tiếp IC quang với lớp trung gian để đạt được khoảng cách 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 sơ khai, và vẫn còn nhiều vấn đề như năng suất thấp và chi phí bảo trì cao, và rất 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.
Năm ngoái, Marvell đã giới thiệu 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, và sau đó chip điện tử 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 bộ chuyển mạch, có thể đạt tốc độ chuyển mạch 12,8 Tbps.
Tại 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.
Từ chi tiết kỹ thuật CPO thế hệ mới nhất của Broadcom, gói CPO 3D đã được cải tiến quy trình để đạt được mật độ I/O cao hơn, mức tiêu thụ điện năng CPO lên đến 5,5W/800G, hiệu suất năng lượng rất tốt. Đồng thời, Broadcom cũng đang đột phá với một làn sóng đơn 200Gbps và CPO 102,4T.
Cisco cũng đã tăng cường 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 trên bộ ghép kênh/phân kênh tích hợp hơn. Cisco cho biết họ sẽ triển khai thí điểm CPO trên các thiết bị chuyển mạch 51,2Tb, sau đó sẽ áp dụng trên quy mô lớn trên 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 mô-đun cắm được vẫn là lựa chọn hàng đầu, nhưng 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 năm 2025, và hình thành khối lượng lớn từ năm 2026 đến năm 2027. Đồng thời, CIR dự kiến doanh thu thị trường bao bì quang điện sẽ đạt 5,4 tỷ đô la vào năm 2027.
Đầu năm nay, TSMC đã công bố 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 lên 7nm, đồng thời cho biết sẽ bắt đầu đáp ứng đơn đặt hàng lớn vào nửa cuối năm sau, đến khoảng năm 2025 sẽ đạt đến giai đoạn sản xuất hàng loạt.
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 này chắc chắn mang lại cho việc truyền dữ liệu. 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 công suất tính toán lớn và yêu cầu băng thông cao, công nghệ đồng hàn quang điện CPO đã trở thành một chiến trường mới.
Có thể thấy rằng các nhà sản xuất đang hoạt động trong lĩnh vực CPO nhìn chung tin rằng năm 2025 sẽ là một nút quan trọng, đồng thời cũng là nút có tỷ giá hối đoái 102,4 Tbps, và những bất lợi của mô-đun cắm được sẽ càng được khuếch đại. Mặc dù các ứng dụng CPO có thể chậm, nhưng đóng gói đồng bộ quang điện tử chắc chắn là cách duy nhất để đạt được mạng tốc độ cao, băng thông rộng và công suất thấp.
Thời gian đăng: 02-04-2024