Page 19 - 異質整合當道 材料接合應力強度備受矚目
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INDUSTRY TRENDS
圖2:CPO就是在單封裝中整合電-光轉換所需電子與光學元件的解決方案。
PHY重定時(retime)輸入的電訊 號，以及光學元件──例如雷射、 調變器(modulator)與光電二極體 (photodiodes)──以驅動光學 訊號，是有幫助的。這些功能通常 實現於不同的IC封裝元件並整合於 P C B 上，如 圖 1 所 示。
(millimeter)，此外也能因應減少能 源使用、以及降低因為從電訊號提 取時脈與資料有關之延遲的需求。
而 雖 然 有 這 些 障 礙，顯 然 CPO是邁向整合光-電資料介面的 重要一步。目前產業組織如Co- Packaged Optics Collaboration， 以及Optical Interconnect Forum (OIF)正扮演主導角色，彙整協調包 括新思科技(Synopsys)在內的產業 領導廠商意見，以定義CPO規格並 推 動 其 他 工 作，像 是:
而今日的先進技術提供了前所 未有的小型化，使得在單一封裝中 整合電子與光學元件成為可能，也 實際可行;這種在單封裝中整合了 電子與光電裸晶的解決方案，就叫 做CPO，如圖2所示。
追根究柢，超大規模資料中心 應用正在推動此新一波CPO設計 浪潮，透過提供一種在提升頻寬容 量同時維持機架單位(rack unit)功 率恆定的方法，來因應所謂的「功 耗牆」(power wall)與面板密度限 制問題。
• 電子與光學元件之間的通道 標準化;
未來新一代交換器ASIC需要 達到51.2TBps或更高速率，以支援 800Gb等級甚至1.6Tb等級乙太網 路;這些應用就需要CPO，讓資料能 透過光來傳輸到交換器ASIC封裝。 這能將光學引擎到交換器ASIC之間 的電氣介面長度縮短到只有數毫米
儘管以上提到的所有應用 前景被看好，在產業界於資料中 心廣泛採用CPO之前，仍有數個 有待克服的障礙。舉例來說，因 為CPO需要矽晶片靠近矽光子 (photonics)，傳統的面板可插拔 光學元件設計規則就不再適用，當
• 用於開發並驗證電子與光子IC 的設計工具。 Synopsys可提供的
實現CPO的廣泛採用需要什 麼?
• 讓電子與光學元件能更有效、 可靠通訊的介面標準化;
前三大廣泛CPO應用──乙太網 路交換器、機器學習與解構式網 路(disaggregation)──需要的設 計權衡與可維護性(serviceability) 考量完全不同，產業專家仍在爭論 應該要採用哪些設計規則與介面
OptoCompiler是一種支援電子 與光子IC設計、佈線、模擬與驗證 的整合式平台。能讓設計工程師繪 製設計電路圖，並選擇領域特定
2022年8月 | www.eettaiwan.com
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圖1:電-光轉換所需的功能元件。
規格。成本是另一個具挑戰性的因 素，CPO的價格需要降低到能與 預計2024年可達每Gb成本0.6美 元的400G-DR4規格光學元件相 互競爭。不過可以放心的是，因為 CPO不需要使用重定時器，以及 時脈資料回復(clock-and-data- recovery，CDR)晶片，也不需要昂 貴的超低損耗PCB材料與外殼硬 體，可 望 節 省 大 量 成 本。
