【時報記者葉時安台北報導】日月光投控(3711)日月光半導體展示一款共同封裝光學(Co-Packaged Optics, CPO)裝置,可將多個光學引擎(OE)與ASIC晶片直接整合在單一封裝內,實現了每比特小於5皮焦耳(<5 pJ/bit)的功耗並且大幅增長帶寬。隨著人工智慧(AI)技術的普及,能耗需求急劇增加,對帶寬的需求也達到新高水平。日月光CPO裝置不僅顯著提升能源效率,還大幅增加頻寬,同時可改善延遲、數據吞吐量和可擴展性,因應數據中心的未來挑戰。
日月光研發副總洪志斌博士表示,根據麥肯錫2025年的報告,全球對數據中心容量的需求在2023年至2030年間將以27%的年均複合成長率增加,最終達到298 GW的年度需求。相較於目前60 GW的需求,這驚人的增長預示著潛在的供應缺口。因此,日月光致力於通過我們的CPO創新為數據中心帶來功耗效率。降低能源消耗和提供經濟優勢是CPO技術的主要驅動力。我們的CPO將光學引擎放置在非常接近ASIC晶片的位置,這意味著減少連接損耗,並且無需使用重新定時晶片來補償兩者之間的信號,可顯著降低能耗,並大幅增加系統整體帶寬密度。
根據IDC 2025年1月的報告,隨著容量需求增加和基礎設施的擴展,2024年至2028年數據中心AI晶片(AI Silicon)的年均複合成長率(CAGR)將達到24.9%,因此對能源效率的需求也進一步提升。日月光CPO具體實現將光學引擎直接整合到交換器(switch)內的先進封裝技術,可以達成最短的電氣連接路徑,降低插入損耗,從而有效改善功耗。CPO是日月光從傳統插拔式模組轉為光學IO以及完全整合的3D共同封裝光學模組的關鍵步驟。日月光CPO封裝流程的重要里程碑包含控制基板翹曲與共面度(coplanarity),以滿足光纖陣列耦合的要求以及邊緣(水平)和表面(垂直)光纖耦合的結構和翹曲協同需求。這對於優化數據吞吐量,同時最小化光學相關損失至關重要。
隨著帶寬需求呈指數增長,目前的面板可插拔(FPP)解決方案的發展路線圖,在密度、功率和成本方面顯示出其發展路線(Roadmap)的限制。切換速度的提高也導致序列器與解序列器(SerDes)互連功耗在總切換功耗中占比增加。這推動將光學元件從FPP移至更接近交換器ASIC的封裝中。目前已採用板載光學技術,而日月光的CPO提供一個插入損耗更低的選擇,可進一步降低功耗以及單位比特成本。FPP解決方案目前的功耗為30 pJ/bit,而板載解決方案為20 pJ/bit,而CPO已經實現小於5 pJ/bit的功耗。
日月光的CPO解決在大於75mm x 75mm的封裝中,將多個光學引擎與ASIC整合的挑戰。這對於網路和數據中心都帶來顯著的好處。在網路方面,CPO提供了一個可以改善或替代1.6Tb/s或3.2Tb/s可插拔光學元件的選擇,並且是一個實現超低延遲的整合解決方案。在運算方面,CPO技術平台可以將CPU、GPU和XPUs與光學元件整合在單一的共同封裝中,實現高速光學數據鏈接。
日月光的CPO是VIPack系列先進封裝解決方案之一,VIPack是一個根據產業藍圖協同合作的可擴展平台,並且擁有整合設計生態系統(IDE),提供協作設計工具,以系統性地提升先進封裝架構。
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