數(shù)字時(shí)代從日常刷手機(jī)、遠(yuǎn)程辦公，到AI數(shù)據(jù)中心的高速運(yùn)轉(zhuǎn)，背后都離不開(kāi)隱形功臣：光模塊（Optical Transceiver）。作為電信號(hào)與光信號(hào)的轉(zhuǎn)換橋梁，它不僅決定了數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣扰c穩(wěn)定性，更在技術(shù)迭代中，展現(xiàn)了其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。

什么是光模塊？

光模塊是一種集成了光電轉(zhuǎn)換功能的設(shè)備。它能夠?qū)㈦娦盘?hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)發(fā)送出去，同時(shí)也能將接收到的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。通常安裝在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（如交換機(jī)、路由器、服務(wù)器等）的接口上，實(shí)現(xiàn)不同設(shè)備之間的高速數(shù)據(jù)傳輸。

▲ 圖片來(lái)源：知乎光博君

光模塊有哪些結(jié)構(gòu)？

光模塊遵循芯片—組件(OSA)—模塊的封裝順序。激光器芯片和探測(cè)器芯片通過(guò)傳統(tǒng)的TO封裝形成TOSA及ROSA，同時(shí)將配套電芯片貼裝在 PCB，再通過(guò)精密耦合連接光通道和光纖，最終封裝成為一個(gè)完整的光模塊。新興的主要應(yīng)用于短距多模的COB采用混合集成方法，通過(guò)特殊的鍵合焊接工藝將芯片貼裝在PCB上，采用非氣密性封裝。

未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)有哪些？

LPO線性驅(qū)動(dòng)可插拔光學(xué)系統(tǒng)：優(yōu)化節(jié)能方案

LPO（線性可插拔光模塊）的核心突破，就是拋棄了傳統(tǒng)光模塊里能耗較高的DSP（數(shù)字信號(hào)處理）芯片，改用線性模擬技術(shù)直接驅(qū)動(dòng)光電器件。

這一改變帶來(lái)的好處很直接：大幅降低能耗和傳輸延遲，對(duì)于追求極高效能的AI計(jì)算中心來(lái)說(shuō)，LPO是2025-2026年最值得期待的增量技術(shù)，能有效解決數(shù)據(jù)中心“耗電高、延遲高”的痛點(diǎn)。

硅光子技術(shù)：利用CMOS工藝實(shí)現(xiàn)光電集成，降低成本。

硅光子學(xué)（SiPho），簡(jiǎn)單說(shuō)就是把激光器、調(diào)制器、探測(cè)器等關(guān)鍵光學(xué)組件，全部集成到一塊硅芯片上，再和DSP、驅(qū)動(dòng)芯片等電子元件一起封裝。

它最大的優(yōu)勢(shì)，就是采用了和我們?nèi)粘Ｓ玫男酒粯拥腃MOS工藝，既能降低制造成本，還能提高集成度、減少功耗。而且相比傳統(tǒng)光子電路，硅的折射率更高，能實(shí)現(xiàn)模塊小型化，還能批量集成各種光學(xué)元件，完美解決了傳統(tǒng)光子電路“體積大、成本高、功耗高”的問(wèn)題。

隨著數(shù)據(jù)中心、自動(dòng)駕駛等場(chǎng)景對(duì)數(shù)據(jù)傳輸需求的暴漲，硅光子技術(shù)正在推動(dòng)“電子學(xué)”和“光子學(xué)”的融合，成為高速通信領(lǐng)域的核心技術(shù)之一。

共封裝光學(xué)（CPO）：將光引擎與ASIC芯片集成，降低功耗和延遲。

 CPO，英文全稱 Co-packaged optics，共封裝光學(xué)/光電共封裝。CPO是將交換芯片和光引擎共同裝配在同一個(gè)Socketed（插槽）上，形成芯片和模組的共封裝。

NPO，英文全稱Near packaged optics，近封裝光學(xué)。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，NPO/CPO是將網(wǎng)絡(luò)交換芯片和光引擎（光模塊）進(jìn)行“封裝”的技術(shù)。我們傳統(tǒng)的連接方式，叫做Pluggable（可插拔）。光引擎是可插拔的光模塊。光纖過(guò)來(lái)以后，插在光模塊上，然后通過(guò)SerDes通道，送到網(wǎng)絡(luò)交換芯片（AISC）。

液冷技術(shù)革新：應(yīng)對(duì)高速傳輸?shù)纳犭y題

由于光模塊屬于動(dòng)件，且周圍的部件皆存一定的公差，使得冷板需要具備靈活性，可支持所有部件產(chǎn)生的浮動(dòng)公差。浮動(dòng)公差也就意味著當(dāng)出現(xiàn)極限公差時(shí)，有可能造成光模塊與冷板的連接過(guò)緊從而造成需要較大的力度才可拔出光模塊。因此導(dǎo)熱材料需要具備耐摩擦的特性，在液冷的設(shè)計(jì)方面需要考慮克服干接觸的影響和光模塊的工作溫度。尤其在冷板內(nèi)部需要做微結(jié)構(gòu)的特征處理，需要溫差而保證傳熱效果，以及流阻大小以及空間狹小需要保證也冷的承壓要求，冷板內(nèi)部需要額外預(yù)留支撐涉及，避免壓力過(guò)大時(shí)出現(xiàn)冷板變形的問(wèn)題。

未來(lái)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)中帶來(lái)的質(zhì)量挑戰(zhàn)？

01芯片內(nèi)部的缺陷檢查

02熱傳感器缺陷檢查

▲在連接墊上未發(fā)現(xiàn)任何裂紋。但傳感器內(nèi)部有許多空洞。

▲橋連

蔡司解決方案：VersaXRM 615

▲蔡司解決方案：VersaXRM 615

ZEISS Versa 3D X射線顯微鏡（XRM）可為各種材料和工作環(huán)境提供卓越的三維圖像質(zhì)量和數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)具有基于同步加速器口徑光學(xué)器件的兩級(jí)放大倍率以及RaaD?（大工作距離下的高分辨率）技術(shù)，在較長(zhǎng)的工作距離下依然保持優(yōu)異的分辨率。無(wú)損成像技術(shù)可以保持并延長(zhǎng)樣品的使用時(shí)間，從而滿足四維和原位研究需求。

03芯片光波導(dǎo)距離測(cè)量

蔡司解決方案：Axio Imager2

▲蔡司解決方案：Axio Imager2

ZEISS Axio Imager 2為要求苛刻的材料分析任務(wù)、新材料開(kāi)發(fā)以及常規(guī)質(zhì)量控制和顆粒分析而定制的系統(tǒng)平臺(tái)。通過(guò)自動(dòng)化工作流程獲得可重復(fù)的結(jié)果和高生產(chǎn)率，最高放大倍率可達(dá)7500倍，可滿足具有挑戰(zhàn)性的分析要求。ZEISS Axio Imager 2具有高度適應(yīng)性，是多模式工作流程的核心。

04導(dǎo)熱膠缺陷檢查

05錫球缺陷檢查

蔡司解決方案：METROTOM

▲ ZEISS METROTOM 1500 工業(yè)計(jì)算機(jī)斷層掃描技術(shù)

更高的圖像質(zhì)量

高分辨率與可追溯精度，蔡司METROTOM 1500展現(xiàn)了卓越的圖像效果，即便是極細(xì)微的缺陷也能清晰呈現(xiàn)。AMMAR、BHC軟件以及蔡司scatterControl硬件模塊共同保障了無(wú)可挑剔的質(zhì)量。此外還嚴(yán)格遵循VDI/VDE 2630標(biāo)準(zhǔn)中可追溯精度的要求。

小結(jié)

光模塊是現(xiàn)代通信的質(zhì)量擔(dān)當(dāng)。它的質(zhì)量與數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)度與速度息息相關(guān)，不管是交換機(jī)還是服務(wù)器，都離不開(kāi)它的硬核支撐。從“芯片—組件—模塊”的精密封裝，到新興COB封裝的工藝嚴(yán)控，每一步都藏著質(zhì)量密碼。

蔡司擁有豐富的產(chǎn)品線包含顯微鏡，藍(lán)光掃描儀，三坐標(biāo)，工業(yè)CT，助力全面解決電子客戶面臨質(zhì)量挑戰(zhàn)與痛點(diǎn)。

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