Una actualización óptica con TTM

Oct 02, 2023

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Recientemente me reuní con Marika Immonen, gerente de interconexiones ópticas de I+D en TTM Technologies. La última vez que hablamos fue hace un año. Esta vez, discutimos el proyecto óptico que ha estado liderando Marika, así como el futuro de la tecnología óptica en la industria de PCB.

Matties : Gracias por acompañarme hoy, Marika. El año pasado tuvimos la oportunidad de hablar sobre el proyecto óptico que has estado gestionando para TTM. ¿Puede comenzar brindándonos una actualización rápida sobre su progreso?

immonen : En el último año, logramos escalar la fabricación de PCB óptica de pequeña escala a factores de forma realistas. Actualmente estamos ejecutando una línea piloto, capaz de manejar paneles de 16 a 20 pulgadas con capas ópticas. Hemos realizado desarrollos significativos para admitir varios conectores ópticos, para pasar la luz dentro y fuera de la placa.

Matties: Cuéntenos un poco sobre qué es la tecnología básica y cómo se aplica a un fabricante de tableros.

immonen : Obviamente, sabemos que el aumento de las tasas de datos está llevando al cobre a extremos. Sabemos que llegarán 25 Gbps y los OEM están considerando incluso más allá. En los últimos meses, hemos visto un creciente interés de varios clientes en buscar la alternativa óptica. Los productos de motores ópticos ya han empujado la óptica dentro de los sistemas, pero desarrollamos el siguiente paso e integramos capas ópticas como parte de la propia PCB.

Esto es lo que estamos mostrando este año con nuestros socios FCI y Dow Corning: un enlace óptico de extremo a extremo completamente construido en PCB multicapa estándar con motores ópticos de 25 Gbps que alimentan guías de ondas integradas terminadas por conectores de guía de ondas en ambos extremos. Los clientes están interesados ​​en la combinación de tecnología óptica y de cobre que involucra trazas de señales ópticas integradas, y nuestra solución integrada proporciona cobre y óptica todo en uno. Esta solución elimina los cables que se ejecutan en la parte superior de su tarjeta, que es lo que ve en los productos ópticos actuales y cables de guía de ondas pasivos en el mercado.

El fabricante de placas obviamente enfrenta varios desafíos nuevos en términos de conjunto de materiales, requisitos de precisión de alineación, cumplimiento de procesos y materiales de placa estándar, y nuevos procedimientos de prueba. La ventana del proceso en muchos pasos críticos es más estrecha que en los pasos estándar. Sin embargo, queremos utilizar la infraestructura de procesos actual para el costo y el cumplimiento. Hemos desarrollado capacidades para lograr esto con nuestros equipos de fábrica desde el primer día, por lo que escalar en volúmenes es un paso más pequeño en comparación con aquellos que comenzaron con laboratorios especializados para piezas ópticas.

Matties: ¿Qué tipo de ventaja ofrece eso?

immonen : Proporcionamos canales de menor pérdida, lo que es particularmente un problema con las pistas más largas. No hay problemas de EMI con los canales ópticos ni problemas con la gestión térmica. Puede tener líneas más densas en su diseño de trazado, por lo que puede reducir el espacio a bordo en un factor de 4 a 6.

Matties: ¿Qué tan rápido puede ir?

immonen : La velocidad es solo una métrica; la densidad de ancho de banda y el rendimiento agregado son los factores clave para la óptica. Mayor densidad de canales y recuento dentro del mismo espacio de placa, incluso con 10, 25 o 40 Gbps por canal, le brinda enlaces con capacidad de terabits. La multiplexación agrega capacidad aún más. Además, reducir el número de capas (si tuviera una capa óptica, reducida de, digamos, seis capas de señal) reducirá el costo general, el grosor y los materiales.

Matties : ¿Hay aplicaciones prácticas? ¿Esto ya se está aplicando en el mundo real?

immonen : Aún no. Estamos ejecutando múltiples programas de productos de clientes y evaluando programas prototipo, además de trabajar a través de grandes programas de consorcios. Los clientes provienen de áreas como aplicaciones de enrutamiento y conmutación, así como aplicaciones de almacenamiento. La supercomputación obviamente usa mucha óptica, pero ese es un negocio de nicho.

Matties : Dijiste que reducir el número de capas de seis a uno es algo que estás buscando, pero ¿cuál es el óptimo en este momento, que te sientas realmente cómodo y que la gente pueda confiar? ¿Es seis a uno el objetivo?

immonen : Eso es realista, porque podemos enviar muchos más datos desde ese tubo de canal óptico y tener muchos en paralelo, separados por menos de 100 micrones. Obviamente, cuando aumenta la frecuencia, sus líneas de transmisión de cobre deben estar más separadas y necesita más espacio en el sistema eléctrico, por lo que la óptica puede proporcionarle densidades que son fácilmente 6 veces más que las trazas de cobre estándar.

Matties : Entiendo. ¿Qué tipo de clientes están interesados ​​en esto? ¿Es principalmente telecomunicaciones?

immonen : Las telecomunicaciones convencionales, sí, pero cada vez más lo es el crecimiento exponencial de las aplicaciones en la nube y los enormes centros de datos. Estos centros se están ampliando en tamaño y consumen más energía para funcionar. La tendencia es hacia sistemas distribuidos y desagregados. Eso significa que su computación y memoria están separadas físicamente, por ejemplo, en diferentes bastidores. Entonces necesita enlaces de comunicación de alta velocidad y baja latencia entre ellos que solo son viables por medios ópticos.

Matties: ¿Hay otros competidores de esta tecnología que conozca?

immonen : Hay algunas empresas pequeñas y especializadas, pero con respecto a lo que TTM se enfoca específicamente, los grandes volúmenes, debido a los costos y las limitaciones, tienes menos competencia. La decisión final se toma en función de los costos de comparación con la tecnología madura existente, por lo que debemos ser competitivos en costos y, para ser honestos, en ese sentido todavía no hay muchos fabricantes de PCB de gran volumen, si es que hay alguno, con productos de PCB ópticos.

Matties: ¿Considera que se trata de una tecnología disruptiva?

immonen : Definitivamente es disruptivo. Lo que eso significa es que, para empezar, necesita componentes técnicos sólidos que incluyan guías de ondas ópticas, conectores de soporte y motores transceptores para construir el enlace funcional dentro de un sistema. Pero además de eso, el diseñador necesita herramientas de diseño que cumplan con EDA fácilmente disponibles, pautas de diseño para comprender fácilmente cómo puede usar la óptica. El equipo de proceso requiere nuevas infraestructuras de prueba y procedimientos de calificación en la fábrica y, finalmente, tenemos que proporcionar datos de prueba de confiabilidad a largo plazo para mostrar evidencia de solidez. De lo contrario, el cliente no puede validar la decisión de implementación.

Matties : Así que esta es una aplicación de mercado de gama alta. ¿Ves que baja con el tiempo?