什麼是CPO(共同封裝光學)

將光收發元件(光引擎)與交換器 IC 等封裝在同一封裝內的技術。電氣配線變短,可降低每位元的功耗,但光元件無法插拔更換,因此組裝前的檢測與外部雷射光源的採用變得重要。

日文名稱: CPO(コパッケージドオプティクス)

「CPO(共同封裝光學)」出現在2領域的6道練習題中(矽光子, 先進技術(3D構裝與小晶片)等)。

這個名詞所屬的領域: 矽光子

練習CPO(共同封裝光學)的題目

將光收發元件與交換器IC安裝在同一封裝中的共同封裝光學(CPO,Co-Packaged Optics),其課題下列何者正確?

  1. A光學元件故障時無法以模組為單位更換,需要高可靠度與組裝前的充分檢測
  2. B交換器IC與光學元件間的電氣配線變長,功耗比可插拔方式增加
  3. C雖省去將光纖連接到封裝的製程,但可通訊的距離僅限於數 cm
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正確答案:A. 光學元件故障時無法以模組為單位更換,需要高可靠度與組裝前的充分檢測

CPO是將光引擎放在交換器IC近旁,因此電氣配線變短,可降低每位元的功耗,並能高密度排列大量光連接。相反地,光學元件故障時無法從前面板插拔更換,會影響整個封裝。因此,在組裝前以晶圓或晶片狀態檢測、只使用良品,以及把容易故障的雷射移到封裝外的做法就很重要。在高溫的交換器IC附近運作光學元件,以及高精度連接大量光纖的製程也是課題。

CPO中常考慮將雷射光源置於交換器IC的封裝外、僅以光纖供應光的外部雷射光源。其主要理由為何?

  1. A因為雷射在高溫下效率與壽命容易下降,要使其遠離發熱大的交換器IC,也便於更換
  2. B因為將雷射放在封裝外時,以光纖傳送光的耦合損耗會完全消失
  3. C因為矽調變器即使沒有雷射光,也能僅靠電訊號產生光
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正確答案:A. 因為雷射在高溫下效率與壽命容易下降,要使其遠離發熱大的交換器IC,也便於更換

半導體雷射在溫度升高時閾值電流增加、效率下降,劣化也加快。CPO中光引擎放在消耗數百 W的交換器IC近旁,若將雷射放入封裝內,就得在嚴苛的溫度下運作。若採用外部雷射光源,就能在溫度相對較低的位置運作,也能從前面板等處插拔更換。代價是以光纖將雷射光導引至光引擎會增加耦合損耗,必須相應提高雷射輸出。調變器不會產生光。

解析中的「CPO(共同封裝光學)」

出現「CPO(共同封裝光學)」的題目(6題)

  1. 將光收發元件與交換器IC安裝在同一封裝中的共同封裝光學(CPO,Co-Packaged Optics),其課題下列何者正確?
  2. CPO中常考慮將雷射光源置於交換器IC的封裝外、僅以光纖供應光的外部雷射光源。其主要理由為何?
  3. 在將光學元件與交換器IC等組裝進1個封裝的CPO中,於組裝前以晶圓狀態檢測光學特性特別重要的理由為何?
  4. 插入交換器前面板使用的可插拔光收發器,其優點下列何者正確?
  5. 在總頻寬51.2 Tb/s的交換器中,若所有光連接皆以每位元5 pJ進行,光連接的功耗最接近下列何者?
  6. 將交換器IC等與光收發元件近接安裝在同一個封裝內,縮短電氣配線以降低耗電的技術稱為什麼?

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