Сценарии искусственного интеллекта требуют, чтобы оптические модули обладали следующими характеристиками: низкое энергопотребление, большая пропускная способность, низкая задержка, высокая надежность и интеллект. Большая полоса пропускания относится к обработке высокоскоростных сигналов, включая обработку оптических и электрических сигналов. Эти параметры взаимосвязаны. Например, высокоскоростная ЭМЛ требует создания большой оптической полосы пропускания с одной стороны и обработки электрических сигналов (то есть радиочастотных сигналов) с другой стороны. Резисторы и емкости, используемые для согласования импеданса, должны поглощать хвостовые электромагнитные волны и избегать шума, создаваемого эхом электрического сигнала. Также необходимо избегать помех между эхом и исходной волной сигнала.
MPD использовался для DDM в первые годы, но теперь он также может стать вспомогательным параметром оценки для интеллектуализации. Отслеживая рабочее состояние EML в режиме реального времени, собирая ток смещения и температуру и рисуя кривую, которая меняется с течением времени, мы можем проанализировать степень ухудшения текущего рабочего состояния EML по сравнению с его ранней стадией, и является ли оно вот-вот потерпит неудачу, что позволит избежать прерывания вычислений ИИ в больших моделях.
Оптический приемопередатчик EML 800G не обязательно должен быть герметичным в традиционных центрах обработки данных, но он должен быть герметичным в сценариях искусственного интеллекта. Почему нам нужно измерять содержание воды, чтобы убедиться в герметичности? Это связано с тем, что сутью воздухонепроницаемости является достижение водонепроницаемости, избегание химических реакций между атомами кислорода в молекулах воды и соединениями InP в EML. Молекулы кислорода больше молекул воды. Если вы можете блокировать воду, вы также можете блокировать кислород.
Герметичность на самом деле является водонепроницаемой
Однако кислород можно легко отогнать, а вот молекул воды избежать невозможно. Например, когда металлическое покрытие выполняется в процессе гальванопокрытия в электролите, легко образуется остаток воды.
Воздействие воздуха на электрические чипы DRV и TIA, процесс COB, алюминиевые колодки, окисление алюминия и молекулы остаточной воды образуют «электрохимическую» коррозионную среду, вызывающую риски для надежности.
Многорежимный модуль VCSEL, используемый в сценариях искусственного интеллекта, имеет процесс бокового окисления в конструкции светоизлучающей апертуры и токовой апертуры VCSEL. Окисление, которое также представляет собой химическую реакцию между алюминием и кислородом, также является источником риска для надежности.
Возвращаясь к радиочастотному сигналу с большой полосой пропускания, пакет EML имеет емкостные резисторы для поглощения и обхода хвостовых электромагнитных волн, но контакт между золотым пальцем, вставленным в гнездо, и язычком не имеет такого удобства. Отражение хвостовой электромагнитной волны накладывается на исходный сигнал, что приводит к джиттеру, с одной стороны, и шуму RIN, с другой. В худшем случае отраженная волна и исходная волна будут интерферировать, и сигнал станет бесполезным. Поэтому управление резонансом паразитных параметров — неизбежная задача для 800G и 1.6Т.
Вернёмся к EML-упаковке. Традиционный процесс заключается в использовании золотой проволоки для соединения электрических сигналов. Металл обладает паразитной индуктивностью, которая легко может вызвать резонанс. Для корпусов EML с большой пропускной способностью некоторые производители изо всех сил стараются уменьшить эту паразитную индуктивность, в то время как некоторые производители напрямую заменяют этот процесс и выбирают структуру Flip Chip без процесса соединения золотой проволокой.
EML имеет длину соединительного провода, которая влияет на полосу пропускания высокоскоростного сигнала. VCSEL также сталкивается с той же дилеммой, поэтому существует два набора процессов: процесс VCSEL с золотой проволокой и процесс с перевернутым чипом. Для флип-чипа VCSEL требуется прозрачная подложка. Обычно выбирают стекло и определяют его оптические и радиочастотные свойства. Это процесс TGV и COG. В группе управления TGV вы увидите множество людей, анализирующих плюсы и минусы TSV, TGV и TMV, что в основном касается взаимосвязи между диэлектрическими потерями сигнала и полосой пропускания.
Говоря об оптических сигналах, часто упоминают соединения. InP и GaAs являются соединениями, и их надежность связана с разрушением кислорода. Медь часто упоминается для электрических сигналов, особенно высокочастотных/радиочастотных электрических сигналов с широкой полосой пропускания. Медь присутствует повсюду в оптических трансиверах.
Плата с медным покрытием, гладкая медь на голой плате, обратная медь и шероховатая медь, надежность которых необходимо учитывать. Процесс получения меди, химическое осаждение меди на медную оболочку, гальванопокрытие меди и процесс между медными слоями необходимо тщательно контролировать.
Оптические трансиверы должны быть адаптированы к оптоволокну. Оптическое волокно изготовлено из стекла, которое легко треснуть в процессе контакта торцевой поверхности. С одной стороны, это влияет на оптический сигнал; с другой стороны, молекулы воды будут задерживаться в зазорах, вызывая реакцию между оксидом кремния и водородно-кислородными связями. Адсорбированный водяной пар поглощает свет определенной длины волны.
Эта тема связана с технологией упаковки и надежностью.
Использование оптического волокна в оптических трансиверах дорого и ненадежно, поэтому лучше заменить его медным кабелем, ЦАП или AEC. В активных кабелях используются различные медные провода, в том числе бескислородная медь, о которой сейчас много говорят. Так называемая бескислородная медь фокусируется на меди, а не на бескислородной, уменьшении примесей в медных сплавах, использовании чистой меди, уменьшении радиочастотных потерь и снижении импеданса. Просто чистая медь может быть монокристаллической или поликристаллической, причем последняя дешевле. Промежутки между границами зерен будут поглощать кислород и пары воды, которые затем подвергаются реакциям окисления и вызывают трещины.
Суть герметичной упаковки оптических трансиверов заключается в обеспечении «бескислородной» полости для оптического чипа для повышения надежности. Бескислородная медь также повышает надежность за счет помещения меди в бескислородную среду. Только если он работает надежно, можно эффективно использовать широкую полосу пропускания, заложенную в оптический трансивер.