Telset.id – Industri semikonduktor tengah bergeser menuju teknologi co-packaged optics (CPO) sebagai solusi utama mengatasi keterbatasan interkoneksi listrik dalam infrastruktur AI generasi berikutnya. Empat foundry terkemuka—Intel Foundry, GlobalFoundries, Samsung Foundry, dan TSMC—telah mempublikasikan strategi manufaktur CPO yang berbeda-beda, menandai persaingan baru dalam rantai pasok komputasi AI.
Kebutuhan cluster AI telah membuat interkoneksi optik menjadi praktis untuk konektivitas scale-out. Namun, seiring meningkatnya kebutuhan bandwidth, konektivitas optik kini mulai dianggap layak untuk koneksi scale-up. Industri bergerak mendekatkan antarmuka optik ke CPU dan GPU, dari transceiver panel depan hingga langsung ke dalam paket prosesor.
Pentingnya CPO meningkat karena interkoneksi listrik tidak lagi berkembang secepat prosesor AI. Memberi makan ribuan akselerator dalam pusat data membutuhkan peningkatan bandwidth komunikasi secara eksponensial. Dalam arsitektur jaringan optik tradisional, prosesor atau switch ASIC berkomunikasi secara elektrik dengan transceiver optik pluggable di panel depan server.
Namun, seiring kecepatan sinyal naik ke 200 Gb/s hingga 400 Gb/s per lane, transmisi sinyal listrik melalui jejak PCB tembaga menjadi semakin tidak efisien karena insertion loss yang lebih tinggi, konsumsi daya yang lebih besar, dan persyaratan integritas sinyal yang lebih ketat. CPO memindahkan mesin optik ke dekat prosesor atau switch ASIC untuk memperpendek jalur listrik sebelum sinyal diubah menjadi cahaya, menghasilkan konsumsi daya lebih rendah per bit yang ditransmisikan, kepadatan bandwidth lebih tinggi, dan skalabilitas yang dapat diprediksi.
Karena AI dipandang sebagai megatren utama, CPO diprediksi menjadi teknologi yang ada di mana-mana. Puluhan perusahaan bekerja di ekosistem CPO, termasuk foundry, OSAT, startup optical I/O, produsen laser, pemasok serat, rumah pengemasan, dan vendor jaringan. Namun, hanya empat foundry yang secara publik mengartikulasikan strategi manufaktur CPO yang bermakna.
## Strategi TSMC dengan COUPE
TSMC, yang secara historis tidak hadir di pasar konektivitas optik sebagai pemasok produk, kini memiliki ekosistem dan peta jalan manufaktur terluas dengan Compact Universal Photonic Engine (COUPE). Peta jalan teknologi silicon photonics TSMC saat ini memiliki tiga tahap yang membentang dari mesin optik 1.6 Tbps dengan optik pluggable konvensional hingga mesin optik 12.8 Tbps di dalam paket prosesor.
Peta jalan COUPE terkait erat dengan teknologi pengemasan canggih dan evolusi micro-ring modulator (MRM) yang memodulasi cahaya. Beberapa pelanggan TSMC, seperti Nvidia, merencanakan strategi silicon photonics mereka di sekitar evolusi COUPE.
Fase pertama—COUPE on PCB—mengandalkan COUPE yang mengikat sirkuit elektronik terintegrasi (EIC) 65nm dengan sirkuit terintegrasi fotonik (PIC) menggunakan teknologi SoIC-X bonding. Implementasi awal menargetkan modul optik OSFP dan memberikan bandwidth 1.6 Tbps, dua kali throughput solusi Ethernet tembaga dengan efisiensi daya dua kali lipat.
Generasi kedua—COUPE on substrate—menandai transisi TSMC dari optik pluggable konvensional ke co-packaged optics. COUPE terintegrasi dengan teknologi pengemasan canggih chip-on-wafer-on-substrate (CoWoS) dan dikemas bersama dengan network switch ASIC. Arsitektur ini memungkinkan interkoneksi optik tingkat motherboard dengan bandwidth agregat hingga 6.4 Tbps, efisiensi daya 2x, dan latensi 10x lebih rendah dibandingkan solusi pluggable.
Fase ketiga—COUPE on interposer—mendorong silicon photonics lebih dekat ke die komputasi: mesin optik 12.8 Tbps diintegrasikan langsung ke dalam paket prosesor. TSMC memperkirakan arsitektur ini menawarkan efisiensi daya 5x dan latensi 20x lebih rendah dibandingkan solusi pluggable saat ini. Namun, TSMC mengkarakterisasi fase ini sebagai eksploratif dan belum mengungkapkan timeline komersialisasi.
TSMC berencana membawa micro-ring modulator 200 Gbps/lane pertama di dunia ke produksi pada 2026, kemudian melanjutkan skalanya dengan MRM 400 Gb/s. Evolusi ini diharapkan meningkatkan kepadatan bandwidth COUPE dari 0.5 Tb/s/mm pada 2026 menjadi 4 Tb/s/mm pada 2030.
## Intel Fokus pada Compute Device
Intel telah mengirimkan berbagai produk dengan interkoneksi optik selama beberapa dekade dan bahkan menempelkan solusi silicon photonics ke prosesor Xeon dan Xeon Phi pada pertengahan 2010-an. Arah strategi CPO Intel cukup jelas: memindahkan optical I/O langsung ke dekat CPU, GPU, akselerator, dan akhirnya chiplet komputasi lainnya. Namun, Intel belum mengungkapkan rencana menggunakan teknologi CPO untuk switch.
Strategi CPO Intel sebagian besar berfokus pada Optical Compute Interconnect (OCI) chiplet, subsistem optical I/O mandiri yang menggabungkan EIC dan PIC yang dapat dikemas bersama dengan perangkat komputasi apa pun menggunakan antarmuka PCIe. Intel mendemonstrasikan OCI pertama pada 2024 dengan 64 lane PCIe 5.0 pada 32 GT/s, menyediakan 4 Tbps bandwidth optik dua arah melalui delapan pasang serat hingga jarak 100 meter.
Intel saat ini mengerjakan OCI generasi berikutnya dengan PIC 200G/lane untuk mendukung aplikasi 800 Gbps dan 1.6 Tbps, meskipun belum jelas kapan akan tersedia. Implementasi OCI masa depan yang mendukung bandwidth puluhan terabit per detik dapat berinterfacing dengan die komputasi menggunakan antarmuka PCIe 6.0 atau link UCIe native die-to-die.
## Samsung Foundry Paling Komprehensif
Strategi silicon photonics Samsung Foundry arguably paling komprehensif di antara foundry terkemuka. Samsung bermaksud menawarkan semua jenis perangkat konektivitas optik, mulai dari transceiver pluggable pada 2026, hingga switch CPO, dan mesin optik pada interposer paket prosesor pada 2030.
Tahun ini, Samsung Foundry menawarkan platform PIC merchant yang mengandalkan EIC dan PIC yang dipasang berdampingan di PCB untuk optik pluggable konvensional. PIC akan mendukung antarmuka optik kelas 100 Gbps menggunakan teknologi CWDM.
Pada 2027, Samsung berencana menawarkan mesin optik yang menumpuk EIC di atas PIC menggunakan thermo-compression bonding (TCB). Efisiensi energi generasi ini diperkirakan membaik dari sekitar 10 pJ/bit menjadi 5 pJ/bit. Pada 2028, Samsung bermaksud memindahkan mesin optik ke substrat switch ASIC Ethernet atau InfiniBand, yang akan menjadi CPO sejati pertama mereka.
Pada 2029, Samsung Foundry akan mengintegrasikan mesin optik pada interposer di samping CPU/GPU/XPU, mengurangi konsumsi energi menjadi 2 pJ/bit. Langkah berikutnya disebut ‘next-generation CPO Turnkey’ yang mengintegrasikan hampir seluruh subsistem optik—termasuk laser—bersama komputasi dan memori, ditargetkan pada 2030.
## GlobalFoundries dengan Platform Vendor-Agnostik
Berbeda dengan tiga foundry lainnya, GlobalFoundries tidak memproduksi prosesor AI, switch ASIC, atau paket canggih. Sebaliknya, mereka bertujuan menjadi penyedia co-packaged optics merchant yang memproduksi solusi CPO khusus untuk prosesor buatan pembuat chip lain.
Elemen kunci strategi CPO GlobalFoundries adalah platform Silicon photonics Co-packaged Advanced Light Engine (SCALE) yang menggabungkan IP fotonik, teknologi pengemasan canggih, dan arsitektur mesin optik referensi. SCALE memungkinkan klien GlobalFoundries menyesuaikan mesin optik sesuai kebutuhan mereka.
Saat ini, SCALE mendukung transmisi CWDM dan DWDM menggunakan MRM 50 Gbps dan 100 Gbps yang memenuhi syarat, fotodioda terintegrasi, dan coupled-ring resonator. Platform ini telah mendemonstrasikan operasi dua arah dengan hingga 16 lane DWDM per serat, membuka pintu untuk link optik hingga 1.6 Tb/s bandwidth per arah.
Baca Juga:
## Masa Depan CPO
Co-packaged optics diprediksi menjadi teknologi kunci untuk infrastruktur AI generasi berikutnya karena interkoneksi listrik konvensional kesulitan mengimbangi permintaan bandwidth prosesor AI yang berkembang pesat. Keempat foundry memiliki strategi CPO yang berbeda, mulai dari mesin optik merchant hingga chiplet optical I/O dan platform CPO terintegrasi vertikal.
Meskipun peta jalan mereka berbeda dalam cakupan dan implementasi, semua berbagi tujuan yang sama: memindahkan antarmuka optik secara progresif lebih dekat ke die komputasi untuk mengurangi konsumsi daya, meningkatkan kepadatan bandwidth, dan menurunkan latensi untuk sistem AI generasi berikutnya.
Perkembangan ini sejalan dengan meningkatnya investasi di sektor interkoneksi optik AI. Nvidia Investasi besar-besaran untuk mengatasi krisis pasokan laser menunjukkan betapa pentingnya komponen optik dalam ekosistem AI. Sementara itu, munculnya chiplet standar untuk prosesor AI kustom turut mendorong adopsi teknologi interkoneksi baru.
Persaingan antar foundry dalam teknologi CPO ini akan menentukan arah industri komputasi AI ke depan. Kemampuan masing-masing foundry dalam mengeksekusi peta jalan CPO mereka akan menjadi faktor kunci dalam memenangkan pelanggan besar di era komputasi AI yang membutuhkan bandwidth semakin tinggi.
Komentar
Belum ada komentar.