Une mise à jour optique avec TTM

Oct 02, 2023

Temps de lecture (mots)

J'ai récemment rencontré Marika Immonen, responsable des interconnexions optiques R&D chez TTM Technologies. Nous nous sommes parlé pour la dernière fois il y a un an. Cette fois, nous avons discuté du projet optique dirigé par Marika, ainsi que de l'avenir de la technologie optique dans l'industrie des PCB.

Matties : Merci de m'avoir rejoint aujourd'hui, Marika. L'année dernière, nous avons eu l'occasion de parler du projet optique que vous gérez pour TTM. Pouvez-vous commencer par nous donner une mise à jour rapide de vos progrès ?

Immonen : Au cours de l'année écoulée, nous avons réussi à faire passer la fabrication de circuits imprimés optiques d'une petite échelle à des facteurs de forme réalistes. Nous exploitons actuellement une ligne pilote, capable de gérer des panneaux de 16 à 20 pouces avec des couches optiques. Nous avons fait des développements importants pour prendre en charge divers connecteurs optiques, pour faire passer la lumière à l'intérieur et à l'extérieur de la carte.

Matties: Parlez-nous un peu de ce qu'est la technologie de base et comment elle s'applique à un fabricant de panneaux.

Immonen : Évidemment, nous savons que l'augmentation des débits de données pousse le cuivre à l'extrême. Nous savons que 25 Gbps arrivent et les équipementiers envisagent même au-delà. Au cours des derniers mois, nous avons constaté un intérêt croissant de la part de divers clients pour l'alternative optique. Les produits de moteur optique ont déjà poussé l'optique à l'intérieur des systèmes, mais nous développons l'étape suivante et intégrons des couches optiques dans le PCB lui-même.

C'est ce que nous montrons cette année avec nos partenaires FCI et Dow Corning : une liaison optique de bout en bout entièrement construite sur un circuit imprimé multicouche standard avec des moteurs optiques de 25 Gbit/s alimentant des guides d'ondes intégrés terminés par des connecteurs de guides d'ondes aux deux extrémités. Les clients sont intéressés par le mélange de la technologie cuivre et optique impliquant des traces de signaux optiques intégrées, et notre solution intégrée fournit un tout-en-un cuivre et optique. Cette solution élimine les câbles passant au-dessus de votre carte, ce que vous voyez dans les produits optiques actuels et les câbles de guide d'ondes passifs sur le marché.

Le fabricant de cartes est évidemment confronté à plusieurs nouveaux défis en termes de jeu de matériaux, d'exigences de précision d'alignement, de conformité avec les processus et les matériaux de carte standard, et de nouvelles procédures de test. La fenêtre de processus dans de nombreuses étapes critiques est plus étroite que dans les étapes standard. Pourtant, nous voulons utiliser l'infrastructure de processus actuelle pour le coût et la conformité. Nous avons développé des capacités pour y parvenir avec nos équipes d'usine dès le premier jour, donc la mise à l'échelle des volumes est une étape plus petite par rapport à ceux qui ont commencé avec des laboratoires spécialisés pour les pièces optiques.

Matties: Quel genre d'avantage cela offre-t-il ?

Immonen : Nous fournissons des canaux à faible perte, ce qui est particulièrement problématique avec les traces plus longues. Il n'y a pas de problèmes d'EMI avec les canaux optiques ni de problèmes de gestion thermique. Vous pouvez avoir des lignes plus denses sur votre mise en page de traçage, vous pouvez donc réduire l'espace à bord d'un facteur de 4 à 6.

Matties: À quelle vitesse peut-il aller?

Immonen : La vitesse n'est qu'une métrique ; la densité de la bande passante et le débit global sont les facteurs clés de l'optique. Une densité et un nombre de canaux plus élevés dans le même espace de carte, même avec 10, 25 ou 40 Gbit/s par canal, vous offrent des liaisons de capacité térabit. Le multiplexage ajoute encore plus de capacité. De plus, la réduction du nombre de couches - si j'avais une couche optique, réduite de, disons, six couches de signal - réduira votre coût global, votre épaisseur et vos matériaux.

Matties : Existe-t-il des applications pratiques ? Est-ce déjà appliqué dans le monde réel ?

Immonen : Pas encore. Nous gérons plusieurs programmes de produits clients et évaluons des programmes de prototypes, en plus de travailler dans le cadre de grands programmes de consortium. Les clients viennent de domaines tels que les applications de routage et de commutation, ainsi que les applications de stockage. Le calcul intensif utilise évidemment beaucoup d'optique, mais c'est une activité de niche.

Matties : Vous avez dit que réduire le nombre de couches de six à une était quelque chose que vous visiez, mais quel est l'optimum en ce moment, sur lequel vous êtes vraiment à l'aise et sur lequel les gens peuvent compter ? L'objectif est-il de six contre un ?

Immonen : C'est réaliste, parce que nous pouvons pousser beaucoup plus de données à partir de ce seul tuyau de canal optique et en avoir plusieurs en parallèle, à moins de 100 microns d'intervalle. De toute évidence, lorsque vous augmentez la fréquence, vos lignes de transmission en cuivre doivent être plus espacées et vous avez besoin de plus d'espace dans l'électricité, de sorte que l'optique est en mesure de vous fournir des densités qui sont facilement 6 fois supérieures aux pistes de cuivre standard.

Matties : Je comprends. Quel type de clients sont intéressés par cela ? S'agit-il principalement des télécommunications?

Immonen : Les télécommunications classiques, oui, mais de plus en plus c'est la croissance exponentielle des applications cloud et des énormes centres de données. Ces centres s'étendent en taille et consomment plus d'énergie pour fonctionner. La tendance est aux systèmes distribués et désagrégés. Cela signifie que votre ordinateur et votre mémoire sont physiquement séparés, par exemple dans des racks différents. Ensuite, vous avez besoin de liaisons de communication à haut débit et à faible latence entre eux qui ne sont viables que par des moyens optiques.

Matties: Connaissez-vous d'autres concurrents à cette technologie ?

Immonen : Il y a quelques petites entreprises spécialisées, mais sur ce sur quoi TTM se concentre spécifiquement - les volumes élevés - en raison des coûts et des contraintes, vous avez moins de concurrence. La décision finale est prise sur la base des coûts de comparaison avec la technologie mature existante, nous devons donc être compétitifs en termes de coûts - et pour être honnête, à cet égard, il n'y a pas encore beaucoup, voire aucun, de fabricants de PCB à grand volume avec des produits PCB optiques.

Matties: Considérez-vous cela comme une technologie disruptive ?

Immonen : C'est vraiment dérangeant. Cela signifie que, pour commencer, vous avez besoin de blocs de construction techniques robustes, notamment des guides d'ondes optiques, des connecteurs de support et des moteurs d'émetteurs-récepteurs pour établir le lien fonctionnel au sein d'un système. Mais en plus de cela, le concepteur a besoin d'outils de conception conformes à l'EDA facilement disponibles, de directives de conception pour comprendre facilement comment il peut utiliser l'optique. L'équipe de processus a besoin de nouvelles infrastructures de test et de nouvelles procédures de qualification en usine, et enfin nous devons fournir des données de test de fiabilité à long terme pour montrer la preuve de la robustesse. A défaut, le client ne peut pas valider la décision de mise en œuvre.

Matties : Il s'agit donc d'une application de marché haut de gamme. Le voyez-vous diminuer avec le temps ?