TTM による光学式アップデート

Oct 02, 2023

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私は最近、TTM Technologies の R&D 光インターコネクトのマネージャー、Marika Immonen にお会いしました。 最後に話したのは1年前です。 今回は、マリカが主導する光学プロジェクトと、PCB 業界における光学技術の将来について話し合いました。

マティス ：今日はご参加いただきありがとうございます、マリカさん。 昨年、私たちはあなたが TTM で管理してきた光学プロジェクトについて話す機会がありました。 まずは進捗状況について簡単に報告していただけますか?

インモネン : 昨年、私たちは光学 PCB 製造を小規模から現実的なフォームファクターまでスケールアップすることに成功しました。 当社は現在、光学層を備えた 16 ～ 20 インチのパネルを処理できるパイロット ラインを稼働させています。 当社は、さまざまな光コネクタをサポートし、ボード内外に光を通過させるために重要な開発を行ってきました。

マティス: 基本的な技術とは何か、またそれが基板製造業者にどのように適用されるかについて少し教えてください。

インモネン : データ レートの増加により、銅線の使用量が極端に増加していることは明らかです。 25 Gbps が近づいていることはわかっており、OEM はそれを超えることも検討しています。 過去数か月間、光学代替品に対するさまざまなお客様の関心が高まっているのがわかりました。 光学エンジン製品はすでに光学系をシステム内に押し込んでいますが、当社はさらに次のステップを開発し、光学層を PCB 自体の一部として統合します。

これは、当社のパートナーである FCI および Dow Corning と今年お見せするものです。標準多層 PCB 上に完全に構​​築されたエンドツーエンドの光リンクであり、25 Gbps 光エンジンを備え、両端の導波路コネクタで終端された埋め込み導波路に信号を供給します。 お客様は、埋め込み光信号トレースを含む銅と光技術の混合に興味を持っており、当社の統合ソリューションは銅と光をオールインワンで提供します。 このソリューションでは、現在の光製品や市場のパッシブ導波路ケーブルに見られる、カード上を走るケーブルが不要になります。

基板製造業者は、材料セット、位置合わせ精度の要件、プロセスと標準基板材料への準拠、新しいテスト手順の点で、いくつかの新たな課題に直面していることは明らかです。 多くの重要なステップのプロセスウィンドウは、標準ステップよりも狭くなります。 それでも、コストとコンプライアンスの観点から、現在のプロセス インフラストラクチャを活用したいと考えています。 当社は初日から工場チームでこれを達成するための機能を構築しているため、光学部品の専門ラボから始めたチームと比べて、生産量の拡大は小さなステップで済みます。

マティス：それはどのようなメリットがあるのでしょうか？

インモネン : 当社では損失の少ないチャネルを提供していますが、これは特に長いトレースで問題となります。 光チャネルには EMI の問題も、熱管理にも問題はありません。 トレース レイアウト上でより高密度のラインを使用できるため、ボード上の面積を 4 ～ 6 分の 1 に減らすことができます。

マティス：どれくらいの速さで走れますか？

インモネン : 速度は 1 つの指標にすぎません。 帯域幅密度と総スループットは、光学にとって重要な要素です。 チャネルあたり 10、25、または 40 Gbps であっても、同じボード スペース内でチャネル密度とチャネル数が増加すると、テラビット容量のリンクが得られます。 多重化により容量がさらに追加されます。 また、層数を減らすと、たとえば 6 つの信号層から 1 つの光学層を減らすと、全体のコスト、厚さ、材料が削減されます。

マティス ：実用化はありますか？ これはすでに現実世界に応用されているのでしょうか？

インモネン ： まだ。 私たちは大規模なコンソーシアム プログラムに取り組むほか、複数の顧客製品プログラムを実行し、プロトタイプ プログラムを評価しています。 顧客は、ストレージ アプリケーションだけでなく、ルーティング アプリケーションやスイッチング アプリケーションなどの分野からも来ています。 スーパーコンピューティングでは明らかに多くの光学機器が使用されますが、それはニッチなビジネスです。

マティス : レイヤー数を 6 から 1 に減らすことを目標にしているとのことですが、現時点で最適で、人々が信頼できる本当に快適なものは何ですか? 6対1が目標ですか？

インモネン : それは現実的です。光チャネルの 1 つのパイプからはるかに多くのデータをプッシュでき、100 ミクロン未満の間隔で多数のデータを並列に送信できるからです。 明らかに、周波数が増加すると、銅伝送線路の間隔を広くする必要があり、電気回路内により多くのスペースが必要になるため、光伝送は標準の銅線配線の優に 6 倍の密度を提供できます。

マティス ： わかりました。 どのような顧客がこれに興味を持っていますか? 主に通信分野でしょうか？

インモネン : 従来の通信もそうですが、クラウド アプリケーションと巨大なデータ センターはますます急激に成長しています。 これらのセンターのサイズは拡大しており、実行により多くの電力を消費します。 傾向としては、分散型および細分化されたシステムが主流となっています。 つまり、コンピューティングとメモリが、たとえば別のラックに物理的に分離されているということです。 次に、それらの間には、光学的手段によってのみ実行可能な、高速かつ低遅延の通信リンクが必要になります。

マティス: このテクノロジーに対する競合他社をご存知ですか?

インモネン : 小規模で専門的な会社はいくつかありますが、TTM が特に注力しているもの、つまり大量生産に関しては、コストと制約があるため、競合は少なくなります。 最終的な決定は、既存の成熟したテクノロジーとのコストの比較に基づいて行われるため、コスト競争力を持つ必要があります。正直に言うと、その点で、光 PCB 製品を大量生産する PCB 製造業者は、たとえあったとしてもまだ多くありません。

マティス: これは破壊的テクノロジーだと思いますか?

インモネン ：それは間違いなく破壊的です。 これが意味するのは、まず、システム内に機能リンクを構築するには、光導波路、サポート コネクタ、トランシーバ エンジンなどの堅牢な技術ビルディング ブロックが必要であるということです。 しかし、それ以外に、設計者はすぐに利用できる EDA 準拠の設計ツール、光学系の使用方法を簡単に理解するための設計ガイドラインも必要とします。 プロセス チームは工場での新しいテスト インフラストラクチャと認定手順を必要とし、最後に堅牢性の証拠を示す長期信頼性テスト データを提供する必要があります。 そうしないと、顧客は実装の決定を検証できません。

マティス ：つまり、これはハイエンド市場のアプリケーションです。 時間の経過とともに下がっているのがわかりますか?