AI 시나리오에는 낮은 전력 소비, 넓은 대역폭, 낮은 대기 시간, 높은 신뢰성 및 지능과 같은 기능을 갖춘 광학 모듈이 필요합니다. 넓은 대역폭은 광학 및 전기 신호 처리를 포함하여 고속 신호 처리를 의미합니다. 이러한 매개변수는 서로 연관되어 있습니다. 예를 들어, 고속 EML은 한편으로는 큰 광 대역폭의 설계가 필요하고, 다른 한편으로는 전기 신호(즉, RF 신호)의 처리가 필요합니다. 임피던스 매칭에 사용되는 저항과 커패시턴스는 테일 전자파를 흡수하고 전기 신호 에코에 의해 발생하는 노이즈를 방지하기 위한 것입니다. 에코와 원래 신호파 사이의 간섭을 피하는 것도 필요합니다.
MPD는 초기에는 DDM에 사용되었지만 이제는 지능화를 위한 보조 판단 매개변수가 될 수도 있습니다. EML의 작동 상태를 실시간으로 모니터링하고 바이어스 전류와 온도를 수집하여 시간에 따라 변화하는 곡선을 그려 EML의 현재 작동 상태가 초기 단계에 비해 저하된 정도와 불량 여부를 분석할 수 있습니다. 실패할 예정이므로 대형 모델에서 AI 계산이 중단되는 것을 방지할 수 있습니다.
EML의 800G 광 트랜시버는 기존 데이터 센터에서는 기밀할 필요가 없지만 AI 시나리오에서는 기밀해야 합니다. 밀폐를 위해 수분 함량을 측정해야 하는 이유는 무엇입니까? 기밀의 핵심은 물 분자의 산소 원자와 EML의 InP 화합물 사이의 화학 반응을 피하여 수밀성을 달성하는 것이기 때문입니다. 산소 분자는 물 분자보다 큽니다. 물을 막을 수 있으면 산소도 막을 수 있습니다.
밀폐는 실제로 방수입니다.
그러나 산소는 쉽게 빠져나갈 수 있지만 물 분자는 피할 수 없습니다. 예를 들어, 전해액에 전기도금 공정으로 금속 도금을 하면 수분 잔여물이 생기기 쉽다.
DRV 및 TIA의 전기 칩, COB 공정, 알루미늄 패드가 공기에 노출되고, 알루미늄 산화 및 잔류 물 분자가 "전기화학적" 부식 환경을 형성하여 신뢰성 위험을 초래합니다.
AI 시나리오에 사용되는 VCSEL 다중 모드 모듈은 VCSEL의 발광 조리개 및 전류 조리개 설계에 측면 산화 공정을 가지고 있습니다. 알루미늄과 산소 사이의 화학 반응이기도 한 산화는 신뢰성 위험의 원인이기도 합니다.
다시 고대역폭 RF 신호로 돌아가면, EML 패키지에는 꼬리 전자파를 흡수하고 우회할 수 있는 저항 커패시턴스가 있지만 소켓에 삽입된 골드 핑거와 리드 사이의 접촉에는 이러한 편의성이 없습니다. 테일 전자기파의 반사는 원래 신호에 중첩되어 한편으로는 지터를 생성하고 다른 한편으로는 RIN 노이즈를 생성합니다. 최악의 경우 반사파와 원래의 파동이 간섭하여 신호가 쓸모 없게 됩니다. 따라서 기생 매개 변수의 공진을 제어하는 것은 800G 및 1.6T의 불가피한 작업입니다.
EML 패키징으로 돌아가 보겠습니다. 전통적인 공정은 전기 신호 상호 연결을 위해 금선을 사용하는 것입니다. 금속에는 기생 인덕턴스가 있어 쉽게 공진을 일으킬 수 있습니다. EML의 광대역 패키징의 경우 일부 제조업체에서는 이러한 기생 인덕턴스를 줄이기 위해 최선을 다하고 있는 반면, 일부 제조업체는 직접 공정을 교체하고 골드 와이어 본딩 공정이 없는 Flip Chip 구조를 선택합니다.
EML에는 본딩 와이어 길이가 있어 고속 신호 대역폭에 영향을 미칩니다. VCSEL에도 동일한 딜레마가 있으므로 VCSEL 금 와이어 프로세스와 플립 칩 프로세스의 두 가지 프로세스 세트가 있습니다. 플립 칩 VCSEL에는 투명한 기판이 필요합니다. 일반적으로 유리가 선택되며 유리의 광학적 및 무선 주파수 특성이 드러납니다. 이것이 TGV와 COG의 과정이다. TGV 컨트롤 그룹에서는 TSV, TGV, TMV의 장단점을 분석하는 많은 사람들을 볼 수 있는데, 이는 주로 신호의 유전 손실과 대역폭 간의 관계에 관한 것입니다.
광신호에 관해 이야기할 때 흔히 화합물을 언급합니다. InP와 GaAs는 모두 화합물이며 그 신뢰성은 산소 파괴와 관련이 있습니다. 구리는 전기 신호, 특히 대역폭이 넓은 고주파/무선 주파수 전기 신호에 대해 자주 언급됩니다. 구리는 광트랜시버의 모든 곳에 있습니다.
PCB의 동박판, 베어보드의 평활동, 역동, 거친동 등의 신뢰성이 고려되어야 합니다. 구리 소스의 공정, 구리 클래딩의 화학적 구리 증착, 전기 도금 구리 및 구리 층 사이의 공정은 신중하게 제어되어야 합니다.
광트랜시버는 광섬유에 맞게 조정되어야 합니다. 광섬유는 유리로 만들어져 단면 접촉 과정에서 깨지기 쉽습니다. 한편으로는 광신호에 영향을 미칩니다. 다른 한편으로는 물 분자가 틈에 저장되어 산화규소와 수소-산소 결합 사이의 반응을 일으킵니다. 흡착된 수증기는 특정 파장의 빛을 흡수합니다.
이번 주제는 패키징 기술과 신뢰성에 관한 것입니다.
광트랜시버에 광섬유를 사용하는 것은 비용이 많이 들고 신뢰성이 낮기 때문에 구리 케이블, DAC 또는 AEC로 교체하는 것이 좋습니다. 액티브 케이블은 요즘 많이 논의되는 무산소동 등 다양한 구리선을 사용한다. 소위 무산소동은 무산소가 아닌 구리에 초점을 맞춰 구리합금의 불순물을 줄이고 순수 구리를 사용해 RF 손실을 줄이고 임피던스를 낮추는 방식이다. 순수한 구리는 단결정 또는 다결정이 될 수 있으며 후자가 더 저렴합니다. 결정립계 사이의 틈은 산소와 수증기를 흡수하여 산화 반응을 일으키고 균열을 유발합니다.
광트랜시버의 밀폐 포장의 핵심은 신뢰성을 향상시키기 위해 광칩에 "무산소" 캐비티를 제공하는 것입니다. 또한 무산소 구리는 무산소 환경에 구리를 배치하여 신뢰성을 향상시킵니다. 안정적으로 작동하는 경우에만 광 트랜시버에 설계된 넓은 대역폭을 효과적으로 활용할 수 있습니다.