CPO 광전자 공동 패키징 기술의 진화와 발전 제2부

CPO의 진화와 발전광전자공동 포장 기술

광전자 코패키징은 새로운 기술이 아니며, 그 개발은 1960년대까지 거슬러 올라갈 수 있지만, 당시 광전 코패키징은 단순한 패키지 형태에 불과했습니다.광전자 장치함께. 1990년대에 이르러서는, ~의 부상과 함께광통신 모듈산업 분야에서 광전 공패키징이 등장하기 시작했습니다. 올해 고성능 컴퓨팅과 고대역폭 수요가 급증하면서 광전 공패키징 및 관련 기술 분야가 다시 한번 큰 주목을 받고 있습니다.
기술 개발 과정에서 각 단계는 20/50Tb/s 수요에 대응하는 2.5D CPO에서 시작하여 50/100Tb/s 수요에 대응하는 2.5D 칩렛 CPO를 거쳐 최종적으로 100Tb/s 속도에 대응하는 3D CPO를 구현하는 등 다양한 형태를 띠게 됩니다.

2.5D CPO 패키지는 다음과 같습니다.광학 모듈네트워크 스위칭 칩을 동일 기판에 구현하여 회선 거리를 단축하고 I/O 밀도를 높였으며, 3D CPO는 광 IC를 중간층에 직접 연결하여 50μm 미만의 I/O 피치로 상호 연결을 구현했습니다. 이러한 기술의 발전 목표는 광전 변환 모듈과 ​​네트워크 스위칭 칩 사이의 거리를 최대한 줄이는 것임이 분명합니다.
현재 CPO는 아직 초기 단계에 있으며, 낮은 수율과 높은 유지보수 비용 등의 문제점이 여전히 남아 있고, CPO 관련 제품을 완벽하게 제공할 수 있는 제조업체는 시장에 소수에 불과합니다. 브로드컴, 마벨, 인텔을 비롯한 몇몇 업체만이 완전한 독자적인 솔루션을 시장에 제공하고 있습니다.
Marvell은 작년에 VIA-LAST 공정을 사용한 2.5D CPO 기술 스위치를 선보였습니다. 실리콘 광 칩 가공 후, OSAT의 가공 능력을 활용하여 TSV를 가공하고, 그 위에 전기 칩 플립칩을 추가합니다. 16개의 광 모듈과 Marvell Teralynx7 스위칭 칩이 PCB 상에 상호 연결되어 스위치를 구성하며, 최대 12.8Tbps의 스위칭 속도를 구현할 수 있습니다.

올해 OFC에서 브로드컴과 마벨은 광전자 코패키징 기술을 사용한 최신 51.2Tbps 스위치 칩을 선보였습니다.
브로드컴의 최신 CPO 기술 세부 사항에 따르면, CPO 3D 패키지는 공정 개선을 통해 더 높은 I/O 밀도를 달성했으며, CPO의 전력 소비는 5.5W/800G로 매우 우수한 에너지 효율과 성능을 자랑합니다. 동시에 브로드컴은 200Gbps 및 102.4T 단일 속도 CPO 기술 개발에도 성공했습니다.
시스코는 CPO 기술에 대한 투자를 확대했으며, 올해 OFC(Original Flight Products)에서 CPO 제품 시연을 통해 더욱 통합된 멀티플렉서/디멀티플렉서에 적용된 CPO 기술의 집약적 활용 사례를 선보였습니다. 시스코는 51.2Tb 스위치에 CPO를 시범적으로 도입한 후, 102.4Tb 스위치 출시 주기에 맞춰 대규모로 적용할 계획이라고 밝혔습니다.
인텔은 오랫동안 CPO 기반 스위치를 출시해 왔으며, 최근 몇 년 동안 아야르 랩(Ayar Labs)과 협력하여 고대역폭 신호 상호 연결 솔루션을 공동 패키징하는 방안을 지속적으로 연구해 왔습니다. 이는 광전자 공동 패키징 및 광 상호 연결 장치의 대량 생산을 위한 기반을 마련하는 데 기여했습니다.
플러그형 모듈이 여전히 최우선 선택이지만, CPO(Compact Photoelectric Total Packaging)가 가져올 수 있는 전반적인 에너지 효율 향상이 점점 더 많은 제조업체의 관심을 끌고 있습니다. LightCounting에 따르면, CPO 출하량은 800G 및 1.6T 포트부터 크게 증가하기 시작하여 2024~2025년부터 점차 상용화되고, 2026~2027년에는 대규모 물량을 형성할 것으로 예상됩니다. 동시에 CIR은 광전 토탈 패키징 시장 매출이 2027년에는 54억 달러에 이를 것으로 전망하고 있습니다.

TSMC는 올해 초 브로드컴, 엔비디아 등 대형 고객사와 손을 잡고 실리콘 포토닉스 기술, 공통 패키징 광학 부품(CPO) 등 신제품을 공동 개발할 계획이라고 발표했습니다. 또한 45nm에서 7nm까지의 공정 기술을 개발 중이며, 내년 하반기부터 대규모 수주 물량을 충족하기 시작하여 2025년경에는 양산 단계에 도달할 것으로 예상한다고 밝혔습니다.
광자 소자, 집적 회로, 패키징, 모델링 및 시뮬레이션을 아우르는 융합 기술 분야인 CPO(광전 공침) 기술은 광전자 융합이 가져온 변화를 반영하며, 데이터 전송에 혁신적인 변화를 가져올 것으로 예상됩니다. CPO 기술은 당분간 대규모 데이터 센터에서만 활용될 것으로 보이지만, 고성능 컴퓨팅과 고대역폭 요구가 더욱 증가함에 따라 CPO 광전 공침 기술은 새로운 경쟁 분야로 떠오르고 있습니다.
CPO 분야에 종사하는 제조업체들은 일반적으로 2025년이 102.4Tbps의 데이터 교환 속도를 가진 핵심 노드가 될 것이며, 플러그형 모듈의 단점이 더욱 두드러질 것으로 예상하고 있습니다. CPO 기술의 발전은 더딜 수 있지만, 고속, 고대역폭, 저전력 네트워크를 구현하는 유일한 방법은 분명 광전자 코패키징(CPO)입니다.