共封装光学（CPO）领域中的硅光子技术进展

原创汽车电子设计 2024-04-04 08:43 1305浏览 0评论 0点赞

超低功耗CW32L083系列 技术前沿：ADMT4000多圈传感器技术剖析与应用实践

芝能智芯出品

随着云计算和数据中心的迅速发展，对高速数据传输和处理的需求不断增长。传统的铜质互联技术在面对不断增长的数据量和传输距离时已显示出局限性。

硅光子技术作为一种新兴的光学互联解决方案，正在成为解决这一挑战的关键技术。本文介绍了硅光子技术在共封装光学（CPO）领域的最新进展，并探讨了它如何克服铜质互联的瓶颈，实现更高效、低延迟的数据传输。

Part 1

数据中心带来硅光子技术的发展

作为云计算的核心基础设施，数据中心正面临着巨大的资本支出和数据传输量。每年云服务提供商的资本支出达1000亿美元，数据中心的数据传输量以每年15%的复合年增长率增长。

超大规模数据中心部署了超过10万个服务器和1万个交换机，以及超过100万个光学互联器件，突显了对高速互联技术的巨大需求。

硅光子技术利用硅基材料制造光电子器件，可将光子和电子器件集成在同一芯片上。全球硅光子市场预计从2020年的10亿美元增长到2027年的460亿美元，反映了其在高速数据传输领域的重要作用。

随着人工智能（AI）和机器学习（ML）的迅速发展，对高性能计算的需求也在增长。为支持超过64个GPU集群的速度超过100Gbps和距离超过100米的需求，需要使用单模光学技术，这对铜质互联技术提出了挑战。

共封装光学（CPO）的演进

共封装光学技术应运而生，通过在共同的封装基板上集成多个芯片，实现了光学引擎的集成。例如，使用硅光子芯片片（SCIP）和高度集成的光学引擎（3.2T到6.4T），可以减少30%的零件数量。

CPO技术通过大幅减少组件和互联数量实现了最低的成本/比特。此外，通过消除电气互联的功耗和变异性，CPO在功耗和性能方面表现出色。然而，CPO也面临着固定配置和可靠性与可替换性之间的挑战。

CPO技术的应用可以显著降低主板和系统的复杂性。例如，CPO连接提供了比传统连接更多的通风面积，从而降低了进气口空气的预热温度，减少了风扇功率。

小结

硅光子技术在共封装光学领域的进展表明，CPO技术没有技术障碍，并且正在形成一个新兴的设备生态系统，以集成和部署CPO。下一步的关键是通过提高可靠性和产量来实现CPO的价值主张——最低的成本、功耗和延迟——最低的总拥有成本。

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