为什么在100G QSFP28光模块中使用COB封装?
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。
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。
如果您想进一步了解COB封装与BOX封装的异同,可查看:飞速(FS)100G QSFP28光模块COB封装 vs BOX封装
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。高速光模块的封装对并行光学设计、高速率电磁干扰、体积缩小、功耗增加下的散热问题提出了更高的要求。COB封装工艺可以将光模块的芯片直接连接到电路板上,消除了传统封装中的封装材料和连接线,使得光模块更加紧凑。若采用SFP封装,将需要4倍空间。而COB封装能够提供更高的集成度和更小的尺寸,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,进一步压缩光模块尺寸,满足数据中心对高密度布局的需求。
2、工艺本身适合批量生产,满足需求量大、成本低要求。COB封装工艺相较于其他封装技术具有成本优势。它采用批量生产方式,提高了生产效率,降低了单位成本。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。相比之下,TO-CAN封装和BOX封装更多依赖手动力。此外,COB封装工艺降低了光模块的故障率,有助于降低数据中心的运维成本。
3、广泛应用,技术成熟。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。COB封装工艺在业界已经得到广泛应用,技术成熟。众多厂商和研究机构对COB封装技术进行了深入研究,不断优化和完善,使得100G光模块在数据中心领域的应用更具竞争力。
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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