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Co-packaged Optics

光电共封装(CPO)

实现未来网络的关键器件

生成式人工智能和云计算等服务的广泛应用正在推动数据中心支持更高的速度和更大的容量,从而导致电力消耗持续增加。 有预测认为,按照目前的速度,到2030年数据中心的电力消耗将占全球总电力消耗的10%左右,因此数据中心节能已成为刻不容缓的课题。 光电融合技术有望成为解决这一挑战的解决方案之一。 将光电技术集成到电子器件中,用光布线取代电线,将增加网络容量,同时减少延迟,并显著降低构成网络的系统的功耗。

Evolution steps of photonics-electronics convergence technology

光电融合的发展

处理电信号和光信号的电路的融合称为电融合。 该技术目前有LPO、CPO、NPO*1等几代处于研发阶段。第一代是 "光模块类型",微型光收发器(光引擎)安装在 ASIC 等逻辑芯片附近,形成一个模块。
下一代产品是使用芯片*2 的 "高性能半导体封装类型"。

 

*1: LPO: linear drive pluggable optics, CPO: co-packaged optics, NPO: near-packaged optics
*2: 芯片:采用最佳工艺为特定功能制造的小型裸片(芯片)。

Communication between packages with optical signal

芯片之间的光布线

Optical engines mounted in a package

芯片内核心和内存之间的光布线

Optical signal communication within a package

封装内芯片之间的光布线

测试挑战

Thermal problems for CPOs

光电融合器件可以交换电信号和光信号。 因此,为了保证器件质量,需要对电特性、光特性、数字信号质量等多个方面进行评估。

 

光特性:

光布线中的插入损耗和反射(S 参数)等因素以及由于光源发热导致的光输出减少,都会降低光传输性能。

 

电气特性:

传输/反射特性(S 参数)和高频电路的特性会导致信号衰减。

 

数字信号质量:

眼图、抖动、误码率和噪声容限都是光电融合器件中数字信号质量的重要指标,对整体器件性能有显著影响。

 

这些特性的综合评估提高了光子学-电子学融合技术的可靠性。

测试解决方案

安立公司提供用于评估光电融合器件的测试解决方案。 这些解决方案可以确定光和电特性,以及执行数字信号质量测试。

 

光子特性:

通过使用安立的光电网络分析仪 ME7848A,用户可以评估光布线中的插入损耗和反射(S 参数)。 使用光谱分析仪 MS9740B 可以明确光波长和输出的特性。

 

视频:

Anritsu 110 GHz Opto-electronic Network Analysis system (ONA) solution

 

电气特性:

安立宽带矢量网络分析仪ME7838系列可以测量高达220GHz的宽频率范围内的高频电路的S参数。 可选功能还允许眼图可视化。

 

传单:

Vector Network Analyzer: Selecting the Appropriate Measurement Frequency Bandwidth in the Evaluation of High-Speed Digital Circuits

 

数字信号质量:

安立的信号质量分析仪MP1900A 是一款高性能、8 槽模块化 BERT,可以评估数字信号抖动、误码率和噪声容限。

此外,安立的采样示波器 BERTWave MP2110A 非常适合评估 10G 至 1.6T 的光电融合器件,支持使用单台仪器测量 PAM4 等眼图的幅度、抖动和倾斜。 通过能够同时处理多达四个通道,它有助于提高生产效率并降低制造成本。

 

通过结合这些测试解决方案,制造商可以确保其光电融合器件的质量。

 

传单:

Performance test of co-packaged optics

相关资料

采访 (PDF):

Synergy between Nanophotonics and Terahertz with Advanced Electromagnetic Field Analysis
– Interview with Professor Jun Shibayama, Hosei University –

安立采访了法政大学的柴山纯教授,围绕两大领域中功能器件的开发,以及将光学传感技术应用于太赫兹领域等前沿研究展开了交流。

白皮书:
The Pluggable Coherent Revolution: 400ZR and 100ZR Bring Operational Efficiency and Flexibility

本白皮书介绍可插拔相干技术(pluggable coherent technology)的最新发展趋势,并重点介绍如何利用 100ZR、400ZR 和 OpenZR+ 进行应用。

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