AIシナリオでは、光モジュールに低消費電力、広帯域幅、低レイテンシ、高信頼性、インテリジェンスなどの機能が必要です。広帯域幅とは、光信号と電気信号の処理を含む高速信号の処理を指します。これらのパラメータは相互に関連しています。たとえば、高速EMLでは、一方では広い光帯域幅の設計が必要であり、他方では電気信号（つまり、RF信号）の処理が必要です。インピーダンス整合に使用される抵抗器と静電容量は、テール電磁波を吸収し、電気信号エコーによって生成されるノイズを回避するためのものです。また、エコーと元の信号波との干渉を回避することも必要です。
MPDは初期にはDDMに使用されていましたが、現在ではインテリジェント化の補助的な判断パラメータにもなり得ます。EMLの動作状態をリアルタイムで監視し、バイアス電流と温度を収集し、時間とともに変化する曲線を描くことで、EMLの現在の動作状態が初期段階と比較してどの程度劣化しているか、故障しそうかどうかを分析することができ、大規模モデルでのAI計算の中断を回避できます。
EMLの800G光トランシーバーは、従来のデータセンターでは気密性を必要としませんが、AIシナリオでは気密性が必要です。気密性を実現するために水分量を測定する必要があるのはなぜですか？これは、気密性の核心が水密性を実現し、水分子内の酸素原子とEML内のInP化合物との化学反応を回避することにあるためです。酸素分子は水分子よりも大きいため、水を遮断できれば酸素も遮断できます。
気密は実は防水である
しかし、酸素は簡単に追い出すことができますが、水分子は避けられません。例えば、電解液中での電気メッキ工程で金属メッキを行うと、水残留物が発生しやすくなります。
DRV および TIA の電気チップ、COB プロセス、アルミニウム パッドが空気にさらされると、アルミニウムの酸化と残留水分子によって「電気化学的」腐食環境が形成され、信頼性のリスクが発生します。
AI シナリオで使用される VCSEL マルチモード モジュールでは、VCSEL の発光開口部と電流開口部の設計にサイド酸化プロセスが採用されています。この酸化はアルミニウムと酸素の化学反応でもあり、信頼性リスクの原因にもなります。
大帯域幅の RF 信号に戻ると、EML パッケージには抵抗容量があり、テール電磁波を吸収してバイパスしますが、ソケットに挿入された金の指とリードとの接触にはこの利便性がありません。テール電磁波の反射が元の信号に重なり、一方ではジッターが発生し、他方では RIN ノイズが発生します。最悪の場合、反射波と元の波が干渉し、信号が役に立たなくなります。したがって、寄生パラメータの共振を制御することは、800G および 1.6T にとって避けられないタスクです。
EMLパッケージングに戻りましょう。従来のプロセスでは、電気信号の相互接続に金線を使用します。金属には寄生インダクタンスがあり、簡単に共振を引き起こす可能性があります。EMLの広帯域パッケージングでは、一部のメーカーはこの寄生インダクタンスを減らすために最善を尽くしていますが、一部のメーカーはプロセスを直接置き換えて、金線ボンディングプロセスを使用しないフリップチップ構造を選択しています。
EMLにはボンディングワイヤの長さがあり、高速信号帯域幅に影響を与えます。 VCSELにも同じジレンマがあるため、VCSEL金線プロセスとフリップチッププロセスの2つのプロセスがあります。 フリップチップVCSELには透明な基板が必要です。 一般的にはガラスが選択され、ガラスの光学特性と無線周波数特性が引き出されます。 これがTGVとCOGのプロセスです。 TGV制御グループでは、TSV、TGV、TMVの長所と短所を分析している人が多くいますが、これは主に信号の誘電損失と帯域幅の関係に関するものです。
光信号について話すとき、化合物がよく言及されます。InP と GaAs はどちらも化合物であり、その信頼性は酸素の破壊に関係しています。銅は電気信号、特に帯域幅の広い高周波/無線周波数電気信号でよく言及されます。銅は光トランシーバーのいたるところに存在します。
PCB の銅張り基板、裸基板上の平滑銅、裏面銅、粗い銅の信頼性を考慮する必要があります。銅の供給源のプロセス、銅張り基板上の化学銅堆積、電気メッキ銅、および銅層間のプロセスは、慎重に制御する必要があります。
光トランシーバーは光ファイバーに適合させる必要があります。光ファイバーはガラス製で、端面接触プロセス中に割れやすいです。一方では光信号に影響を与え、他方では水分子が隙間に蓄積され、酸化シリコンと水素酸素結合との反応を引き起こします。吸着された水蒸気は特定の波長の光を吸収します。
このトピックはパッケージング技術と信頼性に関連しています。
光トランシーバーに光ファイバーを使用するとコストがかかり、信頼性も低いため、銅ケーブル、DAC、AECに置き換える方が良いでしょう。アクティブケーブルには、最近話題になっている無酸素銅など、さまざまな銅線が使用されています。いわゆる無酸素銅は、無酸素ではなく銅に焦点を当て、銅合金の不純物を減らし、純銅を使用し、RF損失を減らし、インピーダンスを下げます。純銅は単結晶または多結晶であり、後者の方が安価です。粒界の隙間は酸素と水蒸気を吸収し、酸化反応を起こして亀裂を引き起こします。
光トランシーバの密閉パッケージの本質は、信頼性を向上させるために光チップに「無酸素」キャビティを提供することです。無酸素銅も、銅を無酸素環境に置くことで信頼性を向上させます。確実に動作して初めて、光トランシーバに設計された広い帯域幅を有効に活用できます。