تطور وتقدم CPOبصريات إلكترونيةتكنولوجيا التعبئة والتغليف المشترك
إن التغليف المشترك الكهروضوئي ليس تقنية جديدة، إذ يمكن تتبع تطورها إلى ستينيات القرن العشرين، ولكن في هذا الوقت، يعتبر التغليف المشترك الكهروضوئي مجرد حزمة بسيطة منالأجهزة البصرية الإلكترونيةمعًا. بحلول تسعينيات القرن العشرين، ومع صعودوحدة الاتصالات البصريةفي صناعة الإلكترونيات، بدأ التغليف الكهروضوئي المشترك بالظهور. ومع الارتفاع الهائل في الطلب على قدرات الحوسبة العالية والنطاق الترددي العالي هذا العام، حظي التغليف الكهروضوئي المشترك، وتقنياته الفرعية، باهتمام كبير مرة أخرى.
في تطوير التكنولوجيا، كل مرحلة لديها أيضًا أشكال مختلفة، من 2.5D CPO المقابلة لطلب 20/50Tb/s، إلى 2.5D Chiplet CPO المقابلة لطلب 50/100Tb/s، وأخيرًا تحقيق 3D CPO المقابلة لمعدل 100Tb/s.
تحتوي حزمة 2.5D CPO علىوحدة بصريةيتم تركيب شريحة تبديل الشبكة على نفس الركيزة لتقصير مسافة الخط وزيادة كثافة الإدخال/الإخراج، ويربط مُحوّل الطاقة ثلاثي الأبعاد الدائرة المتكاملة الضوئية مباشرةً بالطبقة الوسيطة لتحقيق ترابط بيني بين نقطتي الإدخال/الإخراج أقل من 50 ميكرومتر. الهدف من تطويره واضح للغاية، وهو تقليل المسافة بين وحدة التحويل الكهروضوئي وشريحة تبديل الشبكة قدر الإمكان.
في الوقت الحالي، لا تزال تقنية CPO في بداياتها، ولا تزال هناك مشاكل مثل انخفاض الإنتاجية وارتفاع تكاليف الصيانة، وقليل من الشركات المصنعة في السوق قادرة على توفير منتجات مرتبطة بها بالكامل. فقط شركات مثل Broadcom وMarvell وIntel، وعدد قليل من الشركات الأخرى، لديها حلول خاصة بها بالكامل في السوق.
طرحت مارفيل مفتاحًا بتقنية CPO ثنائية الأبعاد ونصف باستخدام عملية VIA-LAST العام الماضي. بعد معالجة الشريحة الضوئية السيليكونية، تُعالَج TSV بقدرة معالجة OSAT، ثم تُضاف الشريحة الكهربائية القابلة للقلب إلى الشريحة الضوئية السيليكونية. تتصل 16 وحدة ضوئية وشريحة التبديل Marvell Teralynx7 ببعضها على لوحة الدوائر المطبوعة لتشكيل مفتاح، يحقق سرعة تحويل تبلغ 12.8 تيرابايت في الثانية.
وفي معرض OFC لهذا العام، قامت شركة Broadcom وMarvell أيضًا بإظهار الجيل الأحدث من شرائح التبديل بسرعة 51.2 تيرابت في الثانية باستخدام تقنية التغليف المشترك الضوئي الإلكتروني.
بدءًا من أحدث جيل من CPO من Broadcom، وحزمة CPO ثلاثية الأبعاد، مرورًا بتحسين العملية لتحقيق كثافة إدخال/إخراج أعلى، واستهلاك طاقة CPO يصل إلى 5.5 واط/800 جيجابت، ونسبة كفاءة الطاقة والأداء ممتازة. في الوقت نفسه، تُحقق Broadcom تقدمًا ملحوظًا في موجة واحدة من CPO بسرعة 200 جيجابت في الثانية و102.4 تيرابايت.
زادت شركة سيسكو استثماراتها في تقنية CPO، وقدمت عرضًا توضيحيًا لمنتج CPO في مؤتمر OFC لهذا العام، حيث أظهرت تراكم وتطبيق تقنية CPO على جهاز إرسال/فك إرسال أكثر تكاملاً. وأعلنت سيسكو أنها ستجري نشرًا تجريبيًا لتقنية CPO في محولات سعة 51.2 تيرابايت، يليه تطبيق واسع النطاق في دورات محولات سعة 102.4 تيرابايت.
لقد قدمت شركة Intel منذ فترة طويلة مفاتيح تعتمد على CPO، وفي السنوات الأخيرة واصلت Intel العمل مع Ayar Labs لاستكشاف حلول الربط بين الإشارات ذات النطاق الترددي العالي، مما يمهد الطريق للإنتاج الضخم للتغليف المشترك للأجهزة البصرية الإلكترونية وأجهزة الربط البصري.
على الرغم من أن الوحدات القابلة للتوصيل لا تزال الخيار الأول، إلا أن تحسين كفاءة الطاقة الإجمالية الذي تُحدثه تقنية CPO قد جذب المزيد من المصنّعين. ووفقًا لشركة LightCounting، ستبدأ شحنات CPO في الزيادة بشكل ملحوظ من منافذ 800 جيجابت و1.6 تيرابت، وستتوفر تجاريًا تدريجيًا بين عامي 2024 و2025، وستُشكّل حجمًا كبيرًا بين عامي 2026 و2027. في الوقت نفسه، تتوقع شركة CIR أن تصل إيرادات سوق التغليف الكهروضوئي الكلي إلى 5.4 مليار دولار أمريكي في عام 2027.
في وقت سابق من هذا العام، أعلنت شركة TSMC أنها ستتعاون مع Broadcom و Nvidia وعملاء كبار آخرين لتطوير تكنولوجيا فوتونيات السيليكون، والمكونات البصرية للتغليف المشترك CPO وغيرها من المنتجات الجديدة، وتكنولوجيا المعالجة من 45 نانومتر إلى 7 نانومتر، وقالت إن أسرع النصف الثاني من العام المقبل بدأ في تلبية الطلب الكبير، 2025 أو نحو ذلك للوصول إلى مرحلة الحجم.
باعتبارها مجالًا تقنيًا متعدد التخصصات يشمل الأجهزة الفوتونية والدوائر المتكاملة والتغليف والنمذجة والمحاكاة، تعكس تقنية CPO التغييرات التي أحدثها الاندماج الضوئي الإلكتروني، ولا شك أن هذه التغييرات في نقل البيانات تُحدث ثورةً في هذا المجال. على الرغم من أن تطبيق CPO قد يقتصر على مراكز البيانات الكبيرة لفترة طويلة، إلا أنه مع تزايد قوة الحوسبة ومتطلبات النطاق الترددي العالي، أصبحت تقنية الختم الكهروضوئي المشترك CPO ساحة معركة جديدة.
يتضح أن المصنّعين العاملين في مجال CPO يعتقدون عمومًا أن عام 2025 سيشهد عقدة رئيسية، وهي أيضًا عقدة بمعدل تبادل يبلغ 102.4 تيرابت في الثانية، وستتفاقم عيوب الوحدات القابلة للتوصيل. على الرغم من أن تطبيقات CPO قد تظهر ببطء، إلا أن التغليف المشترك للألياف البصرية هو بلا شك السبيل الوحيد لتحقيق شبكات عالية السرعة وعرض نطاق ترددي واسع واستهلاك منخفض للطاقة.
وقت النشر: 2 أبريل 2024