Évolution et progrès du CPOoptoélectroniquetechnologie de co-emballage
Le co-emballage optoélectronique n'est pas une technologie nouvelle, son développement remonte aux années 1960, mais à l'heure actuelle, le co-emballage photoélectrique n'est qu'un simple emballage dedispositifs optoélectroniquesensemble. Dans les années 1990, avec l'essor de lamodule de communication optiqueDans l'industrie, le co-packaging photoélectrique a commencé à émerger. Avec l'explosion de la puissance de calcul et de la demande en bande passante cette année, le co-packaging photoélectrique et ses technologies connexes ont de nouveau suscité un vif intérêt.
Dans le développement de la technologie, chaque étape a également des formes différentes, du CPO 2,5D correspondant à une demande de 20/50 Tb/s, au CPO Chiplet 2,5D correspondant à une demande de 50/100 Tb/s, et enfin à la réalisation du CPO 3D correspondant à un débit de 100 Tb/s.
Le CPO 2.5D regroupe lesmodule optiqueet la puce de commutation réseau sur le même substrat pour réduire la distance de ligne et augmenter la densité d'E/S. Le CPO 3D connecte directement le circuit intégré optique à la couche intermédiaire pour obtenir une interconnexion avec un pas d'E/S inférieur à 50 µm. L'objectif de son évolution est très clair : réduire autant que possible la distance entre le module de conversion photoélectrique et la puce de commutation réseau.
À l'heure actuelle, le CPO en est encore à ses balbutiements et présente encore des problèmes tels qu'un faible rendement et des coûts de maintenance élevés. De plus, peu de fabricants sur le marché sont en mesure de fournir des produits CPO complets. Seuls Broadcom, Marvell, Intel et quelques autres acteurs proposent des solutions entièrement propriétaires.
L'année dernière, Marvell a présenté un commutateur CPO 2,5D utilisant le procédé VIA-LAST. Après le traitement de la puce optique en silicium, le TSV est traité avec la capacité de traitement d'OSAT, puis la puce électrique retournée (flip-chip) est ajoutée à la puce optique en silicium. 16 modules optiques et la puce de commutation Marvell Teralynx7 sont interconnectés sur le circuit imprimé pour former un commutateur capable d'atteindre une vitesse de commutation de 12,8 Tbit/s.
Lors de l'OFC de cette année, Broadcom et Marvell ont également présenté la dernière génération de puces de commutation 51,2 Tbps utilisant la technologie de co-packaging optoélectronique.
Grâce aux détails techniques de la dernière génération de CPO de Broadcom, au package CPO 3D et à l'amélioration du processus pour atteindre une densité d'E/S plus élevée, la consommation électrique du CPO atteint 5,5 W/800 Gbit/s, et le rapport efficacité énergétique est excellent. Parallèlement, Broadcom franchit une nouvelle étape vers une gamme unique de CPO 200 Gbit/s et 102,4 Tbit/s.
Cisco a également accru ses investissements dans la technologie CPO et a présenté un produit CPO lors de l'OFC de cette année, illustrant l'accumulation de cette technologie et son application sur un multiplexeur/démultiplexeur plus intégré. Cisco a annoncé un déploiement pilote de CPO sur des commutateurs de 51,2 To, suivi d'une adoption à grande échelle sur des cycles de commutation de 102,4 To.
Intel introduit depuis longtemps des commutateurs basés sur CPO et, ces dernières années, Intel a continué à travailler avec Ayar Labs pour explorer des solutions d'interconnexion de signaux à bande passante plus élevée co-packagées, ouvrant la voie à la production de masse de co-package optoélectronique et de dispositifs d'interconnexion optique.
Bien que les modules enfichables restent le premier choix, l'amélioration globale de l'efficacité énergétique que le CPO peut apporter attire de plus en plus de fabricants. Selon LightCounting, les livraisons de CPO commenceront à augmenter significativement à partir des ports 800G et 1,6T, pour être progressivement commercialisées entre 2024 et 2025, et atteindre un volume important entre 2026 et 2027. Parallèlement, le CIR prévoit que le chiffre d'affaires du marché du conditionnement total photoélectrique atteindra 5,4 milliards de dollars en 2027.
Plus tôt cette année, TSMC a annoncé qu'il s'associerait à Broadcom, Nvidia et d'autres grands clients pour développer conjointement la technologie photonique sur silicium, les composants optiques d'emballage communs CPO et d'autres nouveaux produits, la technologie de processus de 45 nm à 7 nm, et a déclaré que le deuxième semestre de l'année prochaine commencerait le plus rapidement à répondre à la grosse commande, vers 2025 environ pour atteindre le stade du volume.
Domaine technologique interdisciplinaire impliquant les dispositifs photoniques, les circuits intégrés, le packaging, la modélisation et la simulation, la technologie CPO reflète les changements apportés par la fusion optoélectronique, et les changements apportés à la transmission de données sont incontestablement révolutionnaires. Bien que l'application du CPO ne soit encore longtemps réservée qu'aux grands centres de données, avec l'expansion continue des besoins en puissance de calcul et en bande passante élevée, la technologie de co-scellage photoélectrique CPO est devenue un nouveau champ de bataille.
On constate que les fabricants de CPO estiment généralement que 2025 sera un nœud clé, avec un débit d'échange de 102,4 Tbit/s, et que les inconvénients des modules enfichables seront encore amplifiés. Bien que les applications CPO puissent se développer lentement, le co-packaging optoélectronique est sans aucun doute le seul moyen de parvenir à des réseaux à haut débit, à large bande passante et à faible consommation.
Date de publication : 02/04/2024