CPO의 진화와 진행광전자공동 패키징 기술
광전자 공동 패키징은 새로운 기술이 아니며 그 개발은 1960년대로 거슬러 올라가지만 현재 광전자 공동 패키징은 단순한 패키지에 불과합니다.광전자 소자함께. 1990년대에는광통신 모듈산업계에서 광전 공동 패키징이 부상하기 시작했습니다. 올해 고성능 컴퓨팅 파워와 고대역폭 수요 급증으로 광전 공동 패키징과 관련 분야 기술이 다시 한번 큰 주목을 받고 있습니다.
기술 발전에 따라 각 단계마다 서로 다른 형태를 띠고 있습니다. 20/50Tb/s 속도에 대응하는 2.5D CPO에서 50/100Tb/s 속도에 대응하는 2.5D Chiplet CPO를 거쳐 최종적으로 100Tb/s 속도에 대응하는 3D CPO를 실현합니다.
2.5D CPO 패키지광 모듈네트워크 스위치 칩을 동일 기판에 배치하여 회선 거리를 단축하고 I/O 밀도를 높였습니다. 3D CPO는 광 IC를 중간층에 직접 연결하여 50um 미만의 I/O 피치 상호 연결을 구현했습니다. 이 기술의 발전 목표는 광전 변환 모듈과 네트워크 스위칭 칩 사이의 거리를 최대한 줄이는 것입니다.
현재 CPO는 아직 초기 단계에 있으며, 낮은 수율과 높은 유지 보수 비용 등의 문제가 여전히 존재하고 있으며, 시중에 CPO 관련 제품을 완벽하게 공급할 수 있는 제조업체는 극소수에 불과합니다. Broadcom, Marvell, Intel 등 소수의 업체만이 시장에 완전한 독점 솔루션을 보유하고 있습니다.
마벨은 작년에 VIA-LAST 공정을 이용한 2.5D CPO 기술 스위치를 출시했습니다. 실리콘 광 칩을 가공한 후, OSAT 수준의 처리 능력을 갖춘 TSV를 가공하고, 그 후 전기 칩 플립칩을 실리콘 광 칩에 추가합니다. 16개의 광 모듈과 마벨의 Teralynx7 스위칭 칩이 PCB에 상호 연결되어 12.8Tbps의 스위칭 속도를 구현할 수 있는 스위치를 형성합니다.
올해의 OFC에서 Broadcom과 Marvell은 광전자 공동 패키징 기술을 사용한 최신 세대의 51.2Tbps 스위치 칩도 시연했습니다.
브로드컴의 최신 CPO 기술 세부 사항부터, CPO 3D 패키지는 공정 개선을 통해 더 높은 I/O 밀도를 달성했으며, CPO의 전력 소비량은 5.5W/800G로 매우 우수하고 에너지 효율도 매우 뛰어납니다. 동시에 브로드컴은 200Gbps 및 102.4T CPO라는 단일 흐름에도 도전하고 있습니다.
시스코는 CPO 기술에 대한 투자를 확대했으며, 올해 OFC에서 CPO 제품 시연을 통해 더욱 통합된 멀티플렉서/디멀티플렉서에 CPO 기술을 적용한 모습을 보여주었습니다. 시스코는 51.2TB 스위치에 CPO를 시범적으로 도입한 후, 102.4TB 스위치 사이클에 대규모 도입할 계획이라고 밝혔습니다.
인텔은 오랫동안 CPO 기반 스위치를 출시해 왔으며, 최근 몇 년 동안 인텔은 Ayar Labs와 협력하여 공동 패키징된 고대역폭 신호 상호 연결 솔루션을 모색해 왔으며, 이를 통해 광전자 공동 패키징 및 광 상호 연결 장치의 대량 생산을 위한 길을 열었습니다.
플러그형 모듈이 여전히 가장 선호되는 선택이지만, CPO가 가져올 수 있는 전반적인 에너지 효율 향상은 점점 더 많은 제조업체의 관심을 끌고 있습니다. LightCounting에 따르면, CPO 출하량은 800G 및 1.6T 포트부터 크게 증가하기 시작하여 2024년부터 2025년까지 점진적으로 상용화되고, 2026년부터 2027년까지 대규모 물량을 형성할 것으로 예상됩니다. 동시에 CIR은 광전 패키지 시장 매출이 2027년에 54억 달러에 이를 것으로 예상합니다.
올해 초 TSMC는 브로드컴, 엔비디아 등 대형 고객과 손잡고 실리콘 포토닉스 기술, 공통 패키징 광학 부품 CPO 및 기타 신제품, 45nm에서 7nm까지의 공정 기술을 공동 개발할 것이라고 발표했으며, 내년 하반기에 대량 주문을 충족하기 시작해 2025년경에는 양산 단계에 도달할 것으로 예상된다고 밝혔습니다.
광소자, 집적회로, 패키징, 모델링 및 시뮬레이션을 포함하는 학제적 기술 분야인 CPO 기술은 광전자 융합이 가져온 변화를 반영하며, 데이터 전송에 가져온 변화는 의심할 여지 없이 파괴적입니다. CPO의 적용은 당분간 대규모 데이터 센터에서만 볼 수 있겠지만, 대규모 컴퓨팅 파워와 높은 대역폭 요구 사항이 더욱 확대됨에 따라 CPO 광전 공동 밀봉 기술은 새로운 경쟁 분야로 부상했습니다.
CPO(광전자 패키징) 분야에서 활동하는 제조업체들은 일반적으로 2025년이 핵심 노드가 될 것으로 예상하며, 이는 102.4Tbps의 교환율을 갖는 노드이기도 합니다. 따라서 플러그형 모듈의 단점이 더욱 증폭될 것입니다. CPO 적용은 다소 지연될 수 있지만, 광전자 패키징은 고속, 고대역폭, 저전력 네트워크를 구현할 수 있는 유일한 방법임은 의심의 여지가 없습니다.
게시 시간: 2024년 4월 2일