硅光那些事兒：Kaiam的100Gbps硅光CWDM4

  作者：Dr Alpha，文章來(lái)源：硅光那些事兒

  最近和朋友聊天說(shuō)到800G器件封裝解決方案的話題時(shí)，大家不約而同想到了Kaiam。

  作為曾經(jīng)占據(jù)市場(chǎng)大份額輝煌業(yè)績(jī)的公司，它從巔峰邁入低谷走向破產(chǎn)竟只有短短一年時(shí)間，實(shí)在令人感慨萬(wàn)千。 昔日榮耀不復(fù)存在，讓筆者萬(wàn)分唏噓于Kaiam的技術(shù)平臺(tái)本可以在200G/400G/800G可插拔光模塊市場(chǎng)大放異彩，卻因?yàn)橐粋€(gè)決策失誤止步于100G CWDM4。 Kaiam的100G CWDM4有兩大特點(diǎn)：MEMS技術(shù)和PLC技術(shù)

  下圖中部那顆黑色的，橫跨整個(gè)模塊的芯片便是PLC芯片，Mux和Demux單片集成，

  不得不說(shuō)：家里有Foundry，芯片、面積都不是事兒，夢(mèng)想有多大舞臺(tái)就有多大，至于成本，不再考慮的，輕松降穩(wěn)!

  ROSA方案

  Kaiam的100Gbps CWDM4光模塊ROSA端，采用硅基AWG芯片，分離四個(gè)波長(zhǎng)信號(hào)光，

  PD為面接收型的III-VI族PIN，并利用陶瓷基板實(shí)現(xiàn)90°豎立收光。 電芯片是兩顆：TIA和CDR芯片，其中CDR是MACOM的M37046G。

  四顆分立的PD芯片，貼在一塊陶瓷基板上，并在陶瓷基板上實(shí)現(xiàn)90°偏轉(zhuǎn)豎立。 其優(yōu)點(diǎn)在于：PLC芯片的四路信號(hào)光可以直接耦合進(jìn)入PD，而不需要額外透鏡做耦合，

  工藝簡(jiǎn)單，能夠節(jié)省成本。 其缺點(diǎn)在于：90°走線的陶瓷基板在當(dāng)時(shí)，國(guó)內(nèi)廠商還做不了，只有日本的一些商家能做好，

  成本較高，迭代周期很長(zhǎng)，不能很好地配合市場(chǎng)降成本。 在筆者看來(lái)，這個(gè)方案還是不及45° Rx AWG芯片與PD直接耦合。 TOSA方案

  Kaiam的100Gbps CWDM4光模塊TOSA端，采用的是四顆DML芯片，每一路用單透鏡耦合，

  經(jīng)過(guò)隔離器后進(jìn)入PLC芯片，公共端耦合一個(gè)FA實(shí)現(xiàn)輸出。 每一顆COC(Chip On Carrier)基板上貼裝了兩顆DML芯片，總共有兩顆COC基板。 電芯片為MAXIM的MAX24025IMP，單片集成了Driver和CDR。

  TOSA端的耦合裝置采用了MEMS技術(shù)。

  MEMS技術(shù)制作的MESM基板上，有兩顆COC基板，四顆透鏡，四顆隔離器。 透鏡貼在一個(gè)可以自由活動(dòng)的臂上，通過(guò)調(diào)節(jié)這個(gè)臂，便可以實(shí)現(xiàn)DML到PLC芯片的耦合，

  一旦耦合好，便用MEMS基板上的電阻加熱錫球，用錫來(lái)固定臂。

  這種耦合技術(shù)有多個(gè)好處： 1、物料少成本低

  相比傳統(tǒng)的多塊陶瓷基板組合方案，只使用了一塊MEMS基板，物料更少，管理更方便;

  MEMS技術(shù)平臺(tái)一次性做出的基板，一致性/可靠性/成本都有優(yōu)勢(shì);

  由于不需要直接夾持透鏡，因此透鏡也可以做的很小，目測(cè)這款透鏡的成本應(yīng)該遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于1美金。

  2、工藝簡(jiǎn)單可靠

  整個(gè)耦合流程，僅僅在透鏡粘接處用了膠水，且這一處的膠水厚度無(wú)需控制，可以盡可能做的薄，可靠性更高。

  而固定臂的材料是錫，穩(wěn)定性非常高，抗水性強(qiáng)不怕腐蝕;

  3、拓展能力強(qiáng)

  在更高速率的應(yīng)用中，只需要更換激光器芯片便可以了，工藝流程/產(chǎn)線設(shè)備/員工技能，均能夠平滑過(guò)渡;

  甚至在8通道應(yīng)用中，該耦合平臺(tái)也有很大拓展空間。 但是，這種耦合技術(shù)也有個(gè)問(wèn)題：諧振! 貼有透鏡的臂在7~9KHz振動(dòng)頻率激勵(lì)下，會(huì)發(fā)生諧振，導(dǎo)致光功率跳動(dòng)，可能出現(xiàn)誤碼。 萬(wàn)物皆有諧振頻率，這個(gè)問(wèn)題其實(shí)也并不難解決： 1、明確客戶使用環(huán)境

  數(shù)據(jù)中心的震動(dòng)不會(huì)太大，灰度測(cè)試中完全可以積累數(shù)據(jù)評(píng)估影響;

  2、遠(yuǎn)離震源頻率點(diǎn)

  震動(dòng)主要來(lái)源于風(fēng)扇，可以通過(guò)更改工藝和設(shè)計(jì)，將臂的諧振頻率調(diào)遠(yuǎn)離風(fēng)扇等的震動(dòng)頻率，避免諧振。