تتطلب سيناريوهات الذكاء الاصطناعي أن تتمتع الوحدات الضوئية بالميزات التالية: استهلاك منخفض للطاقة، ونطاق ترددي كبير، وزمن وصول منخفض، وموثوقية عالية، وذكاء. ويشير النطاق الترددي الكبير إلى معالجة الإشارات عالية السرعة، بما في ذلك معالجة الإشارات الضوئية والكهربائية. هذه المعلمات مترابطة. على سبيل المثال، يتطلب EML عالي السرعة تصميم نطاق ترددي ضوئي كبير من ناحية، ومعالجة الإشارات الكهربائية (أي إشارات الترددات اللاسلكية) من ناحية أخرى. تهدف المقاومات والسعة المستخدمة لمطابقة المعاوقة إلى امتصاص الموجات الكهرومغناطيسية الخلفية وتجنب الضوضاء الناتجة عن صدى الإشارة الكهربائية. ومن الضروري أيضًا تجنب التداخل بين الصدى وموجة الإشارة الأصلية.
تم استخدام MPD لـ DDM في السنوات الأولى، ولكن الآن يمكن أن يصبح أيضًا معلمة حكم مساعدة للذكاء. من خلال مراقبة حالة عمل EML في الوقت الفعلي، وجمع تيار التحيز ودرجة الحرارة، ورسم منحنى يتغير بمرور الوقت، يمكننا تحليل درجة تدهور حالة العمل الحالية لـ EML مقارنة بمرحلته المبكرة، وما إذا كان على وشك الفشل، وبالتالي تجنب انقطاع حسابات الذكاء الاصطناعي في النماذج الكبيرة.
لا يحتاج جهاز الإرسال والاستقبال البصري 800G الخاص بـ EML إلى أن يكون محكم الإغلاق في مراكز البيانات التقليدية، ولكنه يجب أن يكون محكم الإغلاق في سيناريوهات الذكاء الاصطناعي. لماذا نحتاج إلى قياس محتوى الماء لجعله محكم الإغلاق؟ وذلك لأن جوهر محكم الهواء هو تحقيق مانع تسرب الماء، وتجنب التفاعلات الكيميائية بين ذرات الأكسجين في جزيئات الماء ومركبات InP في EML. جزيئات الأكسجين أكبر من جزيئات الماء. إذا كان بإمكانك حجب الماء، فيمكنك أيضًا حجب الأكسجين.
محكم هو في الواقع مانع للماء
ومع ذلك، يمكن طرد الأكسجين بسهولة، ولكن لا يمكن تجنب جزيئات الماء. على سبيل المثال، عندما يتم طلاء المعادن في عملية الطلاء الكهربائي في المنحل بالكهرباء، فمن السهل إنتاج بقايا الماء.
إن تعرض الرقائق الكهربائية لـ DRV وTIA، وعملية COB، ومنصات الألومنيوم للهواء، وأكسدة الألومنيوم وجزيئات الماء المتبقية يشكل بيئة تآكل "كهروكيميائية"، مما يسبب مخاطر الموثوقية.
تحتوي وحدة VCSEL متعددة الأوضاع المستخدمة في سيناريوهات الذكاء الاصطناعي على عملية أكسدة جانبية في تصميم فتحة VCSEL الباعثة للضوء والفتحة الحالية. تعتبر الأكسدة، وهي أيضًا تفاعل كيميائي بين الألومنيوم والأكسجين، مصدرًا لمخاطر الموثوقية.
بالعودة إلى إشارة التردد اللاسلكي ذات النطاق الترددي الكبير، تحتوي حزمة EML على مقاومات ذات سعة لامتصاص وتجاوز الموجات الكهرومغناطيسية الخلفية، لكن الاتصال بين الإصبع الذهبي الذي تم إدخاله في المقبس والقصب لا يتمتع بهذه الراحة. يتم فرض انعكاس الموجة الكهرومغناطيسية الذيلية على الإشارة الأصلية، مما ينتج عنه ارتعاش من ناحية وضوضاء RIN من ناحية أخرى. في أسوأ السيناريوهات، ستتداخل الموجة المنعكسة مع الموجة الأصلية وستكون الإشارة عديمة الفائدة. ولذلك، السيطرة على صدى المعلمات الطفيلية مهمة لا مفر منها ل800G و1.6T.
دعنا نعود إلى تغليف EML. العملية التقليدية هي استخدام الأسلاك الذهبية للتوصيل البيني للإشارات الكهربائية. المعدن لديه محاثة طفيلية، والتي يمكن أن تسبب الرنين بسهولة. بالنسبة لتغليف النطاق الترددي الكبير لـ EML، تبذل بعض الشركات المصنعة قصارى جهدها لتقليل هذا الحث الطفيلي، بينما تستبدل بعض الشركات المصنعة العملية مباشرة وتختار هيكل Flip Chip بدون عملية ربط الأسلاك الذهبية.
يحتوي EML على طول سلك ربط، مما سيؤثر على عرض النطاق الترددي للإشارة عالية السرعة. لدى VCSEL أيضًا نفس المعضلة، لذلك هناك مجموعتان من العمليات: عملية سلك الذهب VCSEL وعملية رقاقة الوجه. تتطلب شريحة الوجه VCSEL ركيزة شفافة. بشكل عام، يتم اختيار الزجاج، ويتم إبراز خصائص التردد البصري والراديو للزجاج. هذه هي عملية TGV وCOG. في مجموعة التحكم TGV، سترى العديد من الأشخاص يقومون بتحليل إيجابيات وسلبيات TSV وTGV وTMV، والتي تتعلق بشكل أساسي بالعلاقة بين فقدان عازل الإشارة وعرض النطاق الترددي.
عند الحديث عن الإشارات الضوئية، غالبا ما يتم ذكر المركبات. يعد كل من InP وGaAs مركبين، وترتبط موثوقيتهما بتدمير الأكسجين. غالبًا ما يتم ذكر النحاس للإشارات الكهربائية، وخاصة الإشارات الكهربائية عالية التردد/الترددات الراديوية ذات النطاق الترددي الكبير. النحاس موجود في كل مكان في أجهزة الإرسال والاستقبال الضوئية.
لوحة PCB المكسوة بالنحاس، والنحاس الناعم على اللوحة العارية، والنحاس العكسي، والنحاس الخام، الذي يجب أخذ موثوقيته في الاعتبار. يجب التحكم بعناية في عملية مصدر النحاس، وترسيب النحاس الكيميائي على الكسوة النحاسية، والنحاس المطلي بالكهرباء، والعملية بين طبقات النحاس.
يجب أن تتكيف أجهزة الإرسال والاستقبال الضوئية مع الألياف الضوئية. الألياف الضوئية مصنوعة من الزجاج الذي يسهل كسره أثناء عملية ملامسة الوجه النهائي. فمن ناحية يؤثر على الإشارة الضوئية؛ ومن ناحية أخرى، سيتم تخزين جزيئات الماء في الفجوات، مما يسبب تفاعل بين أكسيد السيليكون وروابط الهيدروجين والأكسجين. سوف يمتص بخار الماء الممتز الضوء بطول موجي محدد.
يرتبط هذا الموضوع بتكنولوجيا التغليف والموثوقية.
يعد استخدام الألياف الضوئية في أجهزة الإرسال والاستقبال الضوئية أمرًا مكلفًا وضعيف الموثوقية، لذلك سيكون من الأفضل استبدالها بكابل نحاسي أو DAC أو AEC. تستخدم الكابلات النشطة أسلاكًا نحاسية مختلفة، مثل النحاس الخالي من الأكسجين، والذي يتم مناقشته كثيرًا في الوقت الحاضر. يركز ما يسمى بالنحاس الخالي من الأكسجين على النحاس، وليس الخالي من الأكسجين، مما يقلل من الشوائب في سبائك النحاس، باستخدام النحاس النقي، مما يقلل من خسائر الترددات اللاسلكية، ويقلل المعاوقة. كل ما في الأمر أن النحاس النقي يمكن أن يكون بلوريًا واحدًا أو متعدد البلورات، والأخير أرخص. سوف تمتص الفجوات بين حدود الحبوب الأكسجين وبخار الماء، والذي سيخضع بعد ذلك لتفاعلات الأكسدة ويسبب الشقوق.
يتمثل جوهر التغليف المحكم لأجهزة الإرسال والاستقبال الضوئية في توفير تجويف "خالي من الأكسجين" للرقاقة الضوئية لتحسين الموثوقية. كما يعمل النحاس الخالي من الأكسجين على تحسين الموثوقية عن طريق وضع النحاس في بيئة خالية من الأكسجين. فقط إذا كان يعمل بشكل موثوق، يمكن استخدام عرض النطاق الترددي الكبير المصمم لجهاز الإرسال والاستقبال البصري بشكل جيد.