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为什么在100G QSFP28光模块中使用COB封装?

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发表于 2021-9-18 12:05:42 | 显示全部楼层 |阅读模式
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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。
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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。


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。



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