광전자 공동 패키징 기술을 사용하여 대량 데이터 전송 문제 해결 1부

사용 중광전자대용량 데이터 전송 문제를 해결하는 공동 패키징 기술

컴퓨팅 파워의 발전으로 데이터 양이 급속도로 증가하고 있으며, 특히 AI 대형 모델 및 머신 러닝과 같은 새로운 데이터 센터 비즈니스 트래픽은 엔드 투 엔드(end-to-end) 및 사용자 간 데이터 증가를 촉진하고 있습니다. 방대한 데이터가 모든 방향으로 빠르게 전송되어야 하며, 데이터 전송 속도 또한 급증하는 컴퓨팅 파워 및 데이터 상호 작용 요구에 맞춰 100GbE에서 400GbE, 심지어 800GbE까지 발전했습니다. 회선 속도가 증가함에 따라 관련 하드웨어의 보드 수준 복잡성이 크게 증가했으며, 기존 I/O로는 ASICS에서 전면 패널로 고속 신호를 전송해야 하는 다양한 요구를 충족할 수 없었습니다. 이러한 맥락에서 CPO 광전자 공동 패키징이 주목받고 있습니다.

데이터 처리 수요 급증, CPO광전자공동 봉인 주의

광통신 시스템에서는 광모듈과 AISC(Network Switching Chip)가 별도로 패키징되어 있으며,광 모듈플러그 가능 모드로 스위치 전면 패널에 연결됩니다. 플러그 가능 모드는 낯선 개념이 아니며, 많은 기존 I/O 연결이 플러그 가능 모드로 연결됩니다. 플러그 가능 모드는 여전히 기술적으로는 가장 선호되는 방식이지만, 플러그 가능 모드는 높은 데이터 전송 속도에서 몇 가지 문제점을 노출하고 있습니다. 데이터 처리 속도 향상 요구가 증가함에 따라 광 소자와 회로 기판 간의 연결 길이, 신호 전송 손실, 전력 소비 및 품질이 제한될 것입니다.

기존 연결 방식의 제약을 해결하기 위해 CPO 광전 공동 패키징(CPO optoelectronic co-packaging)이 주목을 받기 시작했습니다. 공동 패키징 광학에서는 광 모듈과 AISC(네트워크 스위칭 칩)를 함께 패키징하고 단거리 전기 연결을 통해 연결하여 소형 광전자 집적을 구현합니다. CPO 광전 공동 패키징은 크기와 무게 측면에서 이점을 제공하며, 고속 광 모듈의 소형화 및 소형화를 실현합니다. 광 모듈과 AISC(네트워크 스위칭 칩)를 보드에 더욱 집중 배치하고, 광섬유 길이를 크게 줄일 수 있어 전송 중 손실을 줄일 수 있습니다.

Ayar Labs의 테스트 데이터에 따르면, CPO 광-코패키징은 플러그형 광 모듈에 비해 전력 소비를 절반까지 직접 줄일 수 있습니다. Broadcom의 계산에 따르면, 400G 플러그형 광 모듈에서 CPO 방식은 전력 소비를 약 50% 절감할 수 있으며, 1600G 플러그형 광 모듈과 비교했을 때 CPO 방식은 더 많은 전력 소비를 절감할 수 있습니다. 또한, 중앙 집중화된 레이아웃은 상호 연결 밀도를 크게 높이고 전기 신호의 지연 및 왜곡을 개선하며, 전송 속도 제한도 더 이상 기존 플러그형 모드와 같지 않습니다.

또 다른 문제는 비용입니다. 오늘날 인공지능, 서버 및 스위치 시스템은 매우 높은 밀도와 속도를 요구합니다. 현재 수요는 빠르게 증가하고 있으며, CPO 코패키징을 사용하지 않으면 광 모듈을 연결하기 위해 많은 수의 고급 커넥터가 필요하게 되어 비용이 많이 듭니다. CPO 코패키징은 커넥터 수를 줄여 BOM(부품 구성 요소) 절감에도 큰 도움이 됩니다. CPO 광전 코패키징은 고속, 고대역폭, 저전력 네트워크를 구현하는 유일한 방법입니다. 실리콘 광전 부품과 전자 부품을 함께 패키징하는 이 기술은 광 모듈을 네트워크 스위치 칩에 최대한 가깝게 배치하여 채널 손실과 임피던스 불연속성을 줄이고, 상호 연결 밀도를 크게 향상시키며, 향후 고속 데이터 연결에 대한 기술 지원을 제공합니다.