剖析100G QSFP28光模块COB封装优缺点

根据应用环境的不同，可以将光模块分成数据中心级和电信级，电信市场使用环境恶劣严苛，对光模块的可靠性要求高，成本要求低；数据中心级光模块对性能的要求低于电信级，比如温度要求，但是又具备速率要求高、快速迭代和需求量大的特点，需要更适合数据中心市场需求的封装工艺。

来源于飞速(FS)-community

一、常见的光模块封装工艺

光模块封装的基本结构为光发射侧模块(TOSA)和驱动电路，光接收侧模块(ROSA)和接收电路，其中将激光器、探测器封装为TOSA、ROSA的过程是光模块封装的核心和主要的技术壁垒。TOSA/ROSA的封装工艺类型主要包括:TO-CAN同轴封装、蝶形封装、COB封装、BOX封装以及FlipClip等。

TO-CAN封装是一种气密性封装，激光器管芯和背光检测管粘接在热沉上，通过键合的方式与外部实现互联，主要部署在10G光模块中。

蝶形封装是在一个金属封装的管壳内集成了半导体激光器、制冷器、热敏电阻等部件，然后通过一定的光学系统将激光器发出的光信号耦合到光纤，用于各种速率及80km长距离传输。

BOX封装属于蝶形封装，用于多通道并行封装，可做成气密性和非气密性封装，常用于中长距离高速光学设备传输，价格较昂贵。

COB封装即板上芯片封装，将激光芯片直接粘附在PCB上，节省PCB面积，由于构建了较短的互连路径，因此还提高了性能，对于100G QSFP28光模块来说COB封装更为合适。

二、为什么COB封装工艺更适合数据中心100G光模块？

1、节省体积，满足高密度要求。传统的单路10Gb/s或25Gb/s速率的光模块采用SFP封装将电芯片和TO封装的光收发组件焊接到PCB板上组成光模块。而100Gb/s光模块，在采用25Gb/s芯片时，需要4组组件，若采用SFP封装，将需要4倍空间。COB封装可以将TIA/LA芯片、激光阵列和接收器阵列集成封装在一个小空间内，以实现小型化。

2、工艺本身适合批量生产，满足需求量大、成本低要求。COB封装将激光器芯片直接粘附在PCB上，省去了复杂的封装步骤，可以降低生产成本，随着相关技术和设备操作的成熟，大规模生产变得更简单，相比之下，TO-CAN封装和BOX封装更多依赖手动力。

3、与其他封装相比，优势突出。TO-CAN封装比较适合低速率光模块，工艺成熟良率高，但不太适合大规模量产；蝶形封装成本高，比较适合对激光器和可靠性要求较高的领域，比如电信级光模块。

需要注意的是，COB封装对芯片精准的定位贴合还存在技术难点，光模块的良品率并非最佳，因此应该特别注意光模块的性能测试。

结论

综合来看，COB封装满足高可靠性、低成本等需求，是100G QSFP28光模块主流的封装类型，面对产品良率问题，飞速(FS)对100G QSFP28光模块的产品质量进行了严格的把控，经过多道光学和兼容测试工序来保障光模块的合格率。

光模块的核心器件包含哪些？

光模块作为光纤通信系统中重要的组成部分，它起到光电转换的作用。本篇文章易天光通信（ETU-LINK）就为大家介绍下光模块的核心器件分别包含哪些？

图片来源于网络

1、TOSA ：主要作用是实现电信号转光信号 ，主要包括激光器、MPD 、TEC 、隔离器、Mux 、耦合透镜等器件，有TO-CAN 、Gold-BOX 、COC（chip on chip) 、COB(chip on board) 等封装形式。对应用在数据中心的光模块，为了节省成本，TEC 、MPD 、隔离器都不是必备项。Mux 也仅在需要波分复用的光模块中。此外，有些光模块的LDD 也封装在TOSA 中。在芯片制程中，则将磊晶圆，制成雷射二极管。随后将雷射二极管，搭配滤镜、金属盖等组件，封装成TO can（Transmitter Outline can），再将此TO can与陶瓷套管等组件，封装成光学次模块（OSA），最后再搭配电子次模块。

2、LDD( LaserDiode Driver) ：将CDR 的输出信号，转换成对应的调制信号，驱动激光器发光 。不同类型的激光器需要选择不同类型的LDD 芯片。在短距的多模光模块中（例如100G SR4 ），一般来说CDR 和LDD 是集成在同一个芯片上的。

3、ROSA ：主要的作用是实现光信号转电信号 ，内置器件主要包括PD/APD 、DeMux 、耦合组件等，封装类型一般和TOSA 相同。PD 用于短距、中距的光模块，APD 主要应用于长距光模块。

4、CDR(Clock and Data Recovery) ：时钟数据恢复芯片的作用是在输入信号中提取时钟信号，并找出时钟信号和数据之间的相位关系 ，简单说就是恢复时钟。同时CDR 还可以补偿信号在走线、连接器上的损失。一般会使用到CDR的光模块，大多都是一些高速率、长距离传输的光模块，例如:10G-ER/ZR 一般都会用到的，使用CDR芯片的光模块会被锁定速率，不可以降频使用。

5、TIA( Transimpedance amplifier)：配合探测器使用。探测器将光信号转换为电流信号，TIA 将电流信号处理成一定幅值的电压信号，我们可以将它简单的理解为一个大电阻。PIN-TIA，PIN-TIA光接收器是用于光通信系统中将微弱的光信号转换成电信号并将信号进行一定强度低噪声放大的探测器件，其工作原理是：PIN的光敏面受探测光照射时，由于p-n结处于反向偏置，光生载流子在电场的作用下产生漂移，在外电路产生光电流；光电流通过跨阻放大器放大输出，这样就实现了光信号转换成电信号进而将电信号初步放大的功能。

6、LA(Limiting Amplifier) ：TIA 输出幅值会随着接收光功率的变化而改变，LA 的作用就是将变化的输出幅值处理成等幅的电信号，给CDR 和判决电路提供稳定的电压信号。高速模块中，LA 通常和TIA 或CDR 集成在一起。

7、MCU ：负责底层软件的运行、光模块相关的DDM 功能监控及一些特定的功能。

以上就是易天光通信（ETU-LINK）为大家介绍的部分光模块器件，光模块根据不同场景的选择和使用是完全不同的，其中最主要的就是根据传输速率，传输距离，不同的波长来选择激光器类型和调制方式。

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