Page 17 - 手機為什麼還要用「獨立」ISP？

INDUSTRY TRENDS
圖2:2020年、2026年、2032年的資料通訊應用光學元件成長趨勢預測。
(來源:Yole, Co-Packaged Optics 2022)
(參考圖2)。其成長動力主要是因 為相較於可插拔光學元件，CPO 方案可大幅節省能耗(超過30%)， 也能降低資本支出(以每Gbps美 元計)。
CPO為乙太網路交換器或 分解式運算(disaggregated computing)提供單封裝光學 I/O，解決了可插拔光學元件產生 的一些挑戰，包括連接埠密度、功 耗、散熱管理與頻寬，其目標是讓 電-光轉換過程盡可能接近運算/ 交換器或ASIC裸晶，以實現更高 的頻寬與能源效益。
從所需的電氣與光學密度、 散熱問題，以及功耗需求來看，目 前通訊基礎設施使用的可插拔光 學元件預期會在支援1.6Tb/s、 3.2Tb/s或更高傳輸速率時遭遇 極限。因此離散式電子元件實作方 法、功率損耗，以及散熱管理等， 都會成為限制未來可插拔光學元 件發展的因素。
矽光子技術的整合度優勢
目前試驗性的方法，並非將雷 射元件與波導、調變器等元件深度 整合，外部安裝雷射光源是業界較 偏好的方法，主要因為顧慮雷射元 件可靠度，以及散熱管理問題;但 這也會帶來其他複雜性。外部雷射 光源需要更高的雷射功率，才能克 服從雷射到調變器傳輸路徑上的 額外光學損耗;此外也會有額外的 佔位空間、更高的雷射元件封裝成 本，還需要另外的光纖與連接器。
為克服以上挑戰，能讓光學 元件更接近交換器ASIC的共同 封裝光學元件(co-packaged optics，CPO)這種新方法應運而 生。CPO技術被認為是整個產業 生態系統的新部署模式，也會是行 之有年的可插拔光學元件替代方 案;一旦達到商業化成熟度，CPO 可望在某些特定應用佔據主導地 位，不過這並不一定意味著可插拔 光學元件將完全消失。
而仍被認為是新興技 術平台的矽光子(Silicon photonics，SiPh)，已經在一些 採用可插拔光學元件的中等距離 通訊應用中站穩腳步。CPO的商 用目標是達到低於目前400G (DR 或FR)可插拔光學元件的價格，透
為了簡化CPO封裝架構，並降 低雷射模組與光纖數量，採用高功 率雷射並在光學小晶片之間分散 功率是有利的。單體整合的矽光 子積體電路能實現更高製造良率， 以及與三五族元件的低損耗整合。 矽光子積體電路能與雷射整合，共 享更多通道、波導、調變器、探測
在2020年達到約600萬美 元的CPO市場營收規模，預期在 2032年可進一步成長至22億美元
過矽光子支援的更高程度光-電整 合可實現該目標。矽光子被發現 能以更低成本提供在整合度與可 靠性方面的優勢;2021年，矽光子 收發器的出貨量超過800萬，預期 該數字將會在接下來五年以25% 的CAGR大幅成長。
高度整合的光學元件需要 成熟、高良率的晶圓廠製程，以 及矽光子積體電路(photonic integrated circuit，PIC)元件製 造技術。這樣的需求促使產業在 一個新的基礎上透過定義新角色 緊密合作，這樣的轉變不可能在 一夕之間發生。在此同時，還有不 少CPO技術挑戰有待克服。
2022年9月 | www.eettaiwan.com
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外部安裝vs.整合性雷射元件