CPO(コパッケージドオプティクス)とは

しーぴーおー

光の送受信部品(光エンジン)を、スイッチICなどと同じパッケージに実装する技術。電気配線が短くなり1ビットあたりの消費電力を下げられるが、光部品を抜き差しで交換できないため、組み立て前の検査や外部レーザー光源の採用が重要になる。

「CPO(コパッケージドオプティクス)」は、2分野の6問の練習問題に出てきます(シリコンフォトニクス, 先端技術(3D実装・チップレット)など)。

この用語の分野: シリコンフォトニクス

CPO(コパッケージドオプティクス)の練習問題に挑戦

光の送受信部品をスイッチICと同じパッケージに実装するCPO(Co-Packaged Optics)の課題として正しいものはどれか。

  1. A光の部品が故障してもモジュール単位で交換できず、高い信頼性と組み立て前の十分な検査が必要になる
  2. BスイッチICと光の部品の間の電気配線が長くなり、プラガブル方式より消費電力が増える
  3. C光ファイバをパッケージにつなぐ工程がなくなる代わりに、通信できる距離が数 cmに限られる
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正解:A. 光の部品が故障してもモジュール単位で交換できず、高い信頼性と組み立て前の十分な検査が必要になる

CPOでは、スイッチICのすぐ近くに光エンジンを置くため、電気配線が短くなって1ビットあたりの消費電力を下げられ、多数の光接続を高密度に並べられます。その反面、光の部品が故障しても前面パネルから抜き差しで交換できず、パッケージ全体に影響します。そのため、組み立て前にウエハやチップの状態で検査して良品だけを使うことや、故障しやすいレーザーをパッケージの外に出す工夫が重要になります。高温になるスイッチICの近くで光の部品を動かすことや、多数のファイバを精度よく接続する工程も課題です。

CPOでは、レーザー光源をスイッチICのパッケージの外に置き、ファイバで光だけを供給する外部レーザー光源がよく検討される。その主な理由はどれか。

  1. Aレーザーは高温で効率や寿命が低下しやすく、発熱の大きいスイッチICから離し、交換もしやすくするため
  2. Bレーザーをパッケージの外に置くと、光をファイバで運ぶ際の結合損失がまったくなくなるため
  3. Cシリコンの変調器は、レーザーの光がなくても電気信号だけで光を発生できるため
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正解:A. レーザーは高温で効率や寿命が低下しやすく、発熱の大きいスイッチICから離し、交換もしやすくするため

半導体レーザーは温度が上がると、しきい値電流が増えて効率が下がり、劣化も速まります。CPOでは数百 Wを消費するスイッチICのすぐ近くに光エンジンが置かれるため、レーザーをパッケージ内に入れると厳しい温度で動かすことになります。外部レーザー光源にすれば、比較的温度の低い場所で動かせ、前面パネルなどから抜き差しして交換もできます。代わりに、レーザーの光をファイバで光エンジンまで導く分の結合損失が増え、その分だけレーザーの出力を大きくする必要があります。変調器は光を発生しません。

解説の中の「CPO(コパッケージドオプティクス)」

「CPO(コパッケージドオプティクス)」が出てくる問題(6問)

  1. 光の送受信部品をスイッチICと同じパッケージに実装するCPO(Co-Packaged Optics)の課題として正しいものはどれか。
  2. CPOでは、レーザー光源をスイッチICのパッケージの外に置き、ファイバで光だけを供給する外部レーザー光源がよく検討される。その主な理由はどれか。
  3. 光の部品とスイッチICなどを1つのパッケージに組み込むCPOで、組み立て前にウエハの状態で光学特性を検査することが特に重要になる理由はどれか。
  4. スイッチの前面パネルに差し込んで使うプラガブル光トランシーバの利点として正しいものはどれか。
  5. 合計51.2 Tb/sの帯域をもつスイッチで、すべての光接続を1ビットあたり5 pJで行うとき、光接続の消費電力に最も近いものはどれか。
  6. スイッチICなどと光の送受信部品を同じパッケージ内に近接して実装し、電気配線を短くして消費電力を減らす技術を何と呼ぶか。

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