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CPO 矽光子技術結合先進封裝:AI 巨量資料時代的關鍵

日前台積電高層在半導體展上分享矽光子技術的進度,引發市場對於矽光子的高度關注,為什麼矽光子可以解決能源效率並提高 AI 的運算?

隨著人工智慧(AI)、5G、高效能運算(HPC)等新興應用的興起,對資料傳輸速度和功耗提出了更高的要求。矽光子技術和先進封裝技術的發展,為解決這些挑戰提供了新的解決方案。矽光子技術是一種利用矽晶片製造光學元件的技術,具有高集成度、低成本和低功耗等優點。先進封裝技術則是將不同功能的晶片或元件進行組合封裝,以提升性能和可靠性。


Co-packaged optics (CPOs) 是一種先進封裝技術,將光學元件集成到封裝中。CPO 可以將光學信號直接傳輸到封裝內,從而減少了光學信號在封裝外部傳輸的距離,提高了數據傳輸效率和降低了功耗。CPO 和矽光子技術的結合可以充分發揮兩種技術的優勢,為先進封裝帶來新契機。CPO 可以將光學元件集成到封裝中,而矽光子技術可以利用矽晶片來製造光學元件。兩種技術的結合可以提高數據傳輸效率、降低功耗、縮小封裝尺寸和提高封裝可靠性。矽光子技術和先進封裝技術的結合,可以實現更高速度、更低功耗的資料傳輸。例如,台積電和日月光已投入研發光電整合封裝技術,將矽晶片與光學元件透過封裝堆疊、整合,資料傳輸則由電子轉換為光,以矽光子技術大幅提高資料傳輸速度、降低功耗,以因應AI帶來的巨量資料傳輸需求。

在資料中心領域,矽光子技術和先進封裝技術的應用潛力巨大。資料中心內部光通訊需要藉助光收發模組(Optical Transceiver)來做為光傳輸終端與光纖之間的連接介面,並進行發送端與接收端之間的光轉電或電轉光的轉換作業。傳統的光收發模組由光學元件和電子元件兩部分組成,需要採用不同封裝技術進行封裝,導致封裝成本高、功耗大。而矽光子技術和先進封裝技術的結合,可以將光學元件和電子元件進行異質整合,形成更高集成度、更低功耗的光收發模組,從而提升資料中心的運行效率。

此外,矽光子技術和先進封裝技術還可以應用於其他領域,例如5G基站、車載通訊、醫療影像等。隨著技術的不斷發展,矽光子技術和先進封裝技術將在未來的資料傳輸領域發揮更加重要的作用。

CPO 的製造需要將光學元件和封裝晶片分離。傳統的 debonding 方法需要使用紅外熱或機械力,這些方法可能會損壞光學元件或封裝晶片。355nm UV 波長段 Laser debonding 設備是一種非接觸式 debonding 方法,可以有效避免對光學元件或封裝晶片的損壞。



355nm UV 波長段 Laser Debonding 設備具有以下優勢:

  1. 能量密度高,可有效去除光學黏合劑

  2. 光束質量高,可有效避免對光學元件或封裝晶片的損壞

  3. 加工速度快,可提高製造效率


隨著數據中心需求的不斷增長,CPO 技術將得到更加廣泛的應用。355nm UV 波長段 Laser Debonding 設備作為CPO 製造中的重要設備,355nm 波長段 Laser Debonding 設備的優勢在於能量密度高、光束質量高和加工速度快。這些優勢可以有效去除光學黏合劑,避免對光學元件或封裝晶片的損壞,提高製造效率。目前,355nm 波長段 Laser Debonding 設備已經得到了一些廠商的採用,並在一些先進封裝項目中得到了應用。隨著 CPO 技術的發展,355nm 波長段 Laser Debonding 設備將在先進封裝領域得到更加廣泛的應用。


參考文獻

  1. Springer - Co-packaged optics (CPO): status, challenges, and solutions

  2. Broadcom - Co-Packaged Optics (CPO)

  3. Cisco - Cisco Demonstrates Co-packaged Optics (CPO) System at ...

  4. SemiEngineering - New Standards Push Co-Packaged Optics

  5. https://money.udn.com/money/story/5612/7430267


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