OCP 2024:立讯精密224G/448G共封装铜互连(CPC)解决方案
2024/11/5 18:59:37
来源:PIC Worker 光芯
在OCP 2024的Special Focus: Photonics分会场上,立讯精密介绍了他的高速共封装铜缆(Co-Packaged Copper, CPC)方案[旺柴]。 CPC跟CPO很像,就是尽可能离Switch或者GPU芯片更近,减少射频损耗实现更高速率的传输。带来的收益跟CPO也是类似的,带宽密度更大,信号质量更好,无DSP低功耗,走线简化,串扰低等等。
CPC方案实现的挑战主要有三个因素:
1. 制造和组装的复杂性与成本增加
封装要求变高,如果将互连组件移到基板上,会使得基板的制造和组装过程变得更加复杂和昂贵。需要尽量一次性做对,避免在基板上进行多次焊接。因为基板上的焊接回流次数有限,超过一定次数后基板可能需要被丢弃并更换,封测厂也不乐意。
2. 严苛的尺寸约束
CPC解决方案必须做到很紧凑,因为新一代系统中对于空间的利用率会非常高,有更高的功率和热管理要求。不会有额外的空间可以分配给CPC解决方案,需要非常密集和紧凑的设计。
3. 具备现场可维护性(模块化,可插拔)
如果在现场出现问题,解决方案不能是丢弃整个ASIC和基板,因为芯片已经部署在基板上了,不能重新焊接,成本会很高昂。因此需要一种可以在现场服务的解决方案,而不需要重新焊接,即需要一种模块化的解决方案设计。
立讯精密的CPC互联方案如下图所示,每个连接器模块是8×8的64路高速差分线,16路就可以形成512Lane与ASIC的互连。Interposer具有>100GHz的带宽,射频插损非常低。Twinax电缆一直延伸到接触面,提供了平滑、一致的通道阻抗,连接器四周做了360度无死角的完整电磁屏蔽,串扰非常低。接触面有一个小的弹性压块,保证信号完整性和提升抗振动性能。 如果表面被刮擦,可以简单地更换弹性压块。整个连接器布局非常紧密,高度只有19.25mm,线缆之间的水平和垂直间距只有1.9mm和1.7mm。
可以看到他的连接器是一个模块化的解决方案,可以有很多不同的变形。可以是512/1024 Lane与ASIC的高密互联,也可以是与XPU的单个方向的互连,或者是与12寸的大GPU芯片互连,实现256Tb/s的带宽。
前面讲的都是顶层架构设计,后边就来看具体的信号完整性测试。仿真上性能非常ok,67GHz的射频损耗只有1.5dB左右,回损和串扰也很nice。实验上也做了测试,测试链路中包含了VNA、Twinax线缆、两组CPC连接器、基板等,整个链路的射频插损仅有22dB,分解出来的各部件损耗跟仿真的匹配度非常高。实测的串扰也都接近VNA的噪底了,这主要还是得益于他们360度无死角的屏蔽设计。
另外就是他们的224G OSFP Chip2IO的仿真,同样效果很棒,53GHz处的射频插损只有1.12dB,支持31AWG的同轴线缆。
在OCP的现场他们有一个跟微软和联发科(不太确定听的对不对,找不到相关报道)的212.5G传输联合演示,链路包括两个CPC连接器、两个OSFP连接器和DAC铜缆,总插损为45.5dB,BER达到1e-7。
他们还提到目前还在朝着448G的目标努力,当前他们仿真的OSFP Chip2IO的带宽进一步提升,53GHz处的插损由原来的1.12dB降低到0.76dB了,3dB带宽>100GHz,但串扰比较棘手,还需要继续优化。
铜缆仍在继续,光互连正在发力。
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