Wat is CPO (co-packaged optics)?

Technologie die de optische zend- en ontvangcomponenten (optische engines) in dezelfde behuizing plaatst als een switch-IC of iets dergelijks. Kortere elektrische verbindingen verlagen de energie per bit, maar de optiek kan niet worden vervangen door uit- en inpluggen, zodat testen vóór assemblage en het gebruik van externe laserbronnen belangrijk worden.

Japanse benaming: CPO(コパッケージドオプティクス)

“CPO (co-packaged optics)” komt voor in 6 oefenvragen uit 2 onderwerpen, bijv. Siliciumfotonica, Geavanceerde technologieën (3D-integratie, chiplets).

Vakgebied: Siliciumfotonica

Nu oefenen: vragen over CPO (co-packaged optics)

Wat is een juiste uitdaging van CPO (Co-Packaged Optics), waarbij de optische zend- en ontvangstcomponenten in hetzelfde package als de switch-IC worden gemonteerd?

  1. ADefecte optische componenten kunnen niet per module worden vervangen, zodat hoge betrouwbaarheid en grondige tests vóór de assemblage nodig zijn
  2. BDe elektrische bedrading tussen de switch-IC en de optische componenten wordt langer, zodat het energieverbruik hoger is dan bij de pluggable methode
  3. CDe stap om glasvezel op het package aan te sluiten vervalt, maar de communicatieafstand is beperkt tot enkele cm
Antwoord en toelichting tonen

Antwoord: A. Defecte optische componenten kunnen niet per module worden vervangen, zodat hoge betrouwbaarheid en grondige tests vóór de assemblage nodig zijn

Bij CPO wordt de optische engine vlak naast de switch-IC geplaatst, zodat de elektrische bedrading korter wordt, het energieverbruik per bit daalt en veel optische verbindingen dicht op elkaar kunnen worden geplaatst. Daar staat tegenover dat defecte optische componenten niet via het frontpaneel door uit- en insteken kunnen worden vervangen, en dat het hele package wordt getroffen. Daarom is het belangrijk om vóór de assemblage op wafer- of chipniveau te testen en alleen goede exemplaren te gebruiken, en de storingsgevoelige laser buiten het package te plaatsen. Het laten werken van optische componenten nabij de hete switch-IC en het nauwkeurig aansluiten van veel vezels zijn eveneens uitdagingen.

Bij CPO wordt vaak een externe laserbron overwogen, waarbij de laserbron buiten het package van de switch-IC wordt geplaatst en alleen het licht via vezel wordt aangevoerd. Wat is de belangrijkste reden?

  1. ALasers verliezen bij hoge temperatuur gemakkelijk aan efficiëntie en levensduur; zo staan ze op afstand van de sterk warmte-ontwikkelende switch-IC en zijn ze ook gemakkelijker te vervangen
  2. BAls de laser buiten het package wordt geplaatst, verdwijnt het koppelverlies bij het transport van licht via vezel volledig
  3. CSiliciummodulatoren kunnen zonder laserlicht, met alleen een elektrisch signaal, licht opwekken
Antwoord en toelichting tonen

Antwoord: A. Lasers verliezen bij hoge temperatuur gemakkelijk aan efficiëntie en levensduur; zo staan ze op afstand van de sterk warmte-ontwikkelende switch-IC en zijn ze ook gemakkelijker te vervangen

Bij halfgeleiderlasers neemt bij stijgende temperatuur de drempelstroom toe, daalt de efficiëntie en versnelt de degradatie. Bij CPO wordt de optische engine vlak naast een switch-IC geplaatst die enkele honderden W verbruikt, zodat een laser in het package onder zware temperatuuromstandigheden zou moeten werken. Met een externe laserbron kan de laser op een relatief koele plek werken en via bijvoorbeeld het frontpaneel worden in- en uitgestoken en vervangen. Daartegenover neemt het koppelverlies toe doordat het laserlicht via vezel naar de optische engine wordt geleid, en moet het laservermogen dienovereenkomstig worden verhoogd. Modulatoren wekken geen licht op.

“CPO (co-packaged optics)” in de toelichting

Vragen met “CPO (co-packaged optics)” (6)

  1. Wat is een juiste uitdaging van CPO (Co-Packaged Optics), waarbij de optische zend- en ontvangstcomponenten in hetzelfde package als de switch-IC worden gemonteerd?
  2. Bij CPO wordt vaak een externe laserbron overwogen, waarbij de laserbron buiten het package van de switch-IC wordt geplaatst en alleen het licht via vezel wordt aangevoerd. Wat is de belangrijkste reden?
  3. Waarom is het bij CPO, waarbij optische componenten en een switch-IC en dergelijke in één package worden geïntegreerd, bijzonder belangrijk om de optische eigenschappen vóór de assemblage op waferniveau te testen?
  4. Wat is een juist voordeel van pluggable optische transceivers, die in het frontpaneel van een switch worden gestoken?
  5. Welke waarde ligt het dichtst bij het energieverbruik van de optische verbindingen van een switch met een totale bandbreedte van 51,2 Tb/s, als alle optische verbindingen 5 pJ per bit verbruiken?
  6. Hoe heet de techniek waarbij een switch-IC en optische zend- en ontvangstcomponenten dicht bij elkaar in hetzelfde package worden gemonteerd om de elektrische bedrading te verkorten en het vermogensverbruik te verlagen?

Verwante termen

Via KGD (known good die) Numerieke apertuur (NA) BGA Brekingsindex C-band Chromatische dispersie Extinctieverhouding Golfgeleider Mach-Zehnder-modulator

Naar de woordenlijst