这就需要以创新和更具成本效益的方式,来提供更高的波特率解决方案,以及先进的封装技术。比如说光电子集成和Co-Packaged共封装技术,以减小组件的尺寸和功耗,同时提高其性能。 而Co-Packaged共封装技术则是将多个芯片集成到一个封装中,然后再进一步集成到收发器模块中。这样做的主要好处是,在制造过程中可以将其视为具有更多功能的单个组件。 光电集成和Co-Packaging封装的三大优势 降低功耗 数据中心的运行需要消耗大量电力,光电子集成和先进封装有助于降低用于跨网络传输数据的相干模块的功耗,半导体封装技术基础详解。 元件堆叠是电子制造工艺中广泛采用的一种工艺,现在也被应用到光电子技术制造中。 共封装和控制集成电路 通过共封装技术将功能和控制集成电路集成在一起,可以减小尺寸。 高速光电子集成和先进的封装可以通过最先进的 DSP 实现大容量传输。 提高波特率 通过减少支持特定传输容量所需的光学器件数量,提高波特率一直是实现更具成本效益的光网络的有效方法。
Tindall National Institute ◆ 技术趋势:从传统蝶形封装转向芯片级封装(Chiplet),采用玻璃/有机/陶瓷基板与BGA封装技术。 ◆ 案例:与英特尔合作开发的光电子混合封装,集成FPGA与PIC芯片。 ◆ 关键技术:玻璃基板微光学组件集成、晶圆级测试、电子兼容封装工艺。 Intel Foundry:CPO封装技术挑战 ◆ CPO封装需求:高密度光连接(8+ PIC芯片/封装)、高良率组装(光纤阵列成本与保偏光纤耦合封装的自动化难题)。 其他技术展示 - RJR Technologies:低成本注塑液晶聚合物气腔封装替代金属/陶瓷管壳封装,支持高导热铜/金刚石基板,散热性能优异,近气密封装,可靠性可以达到20年MTBF,在5G基站中已经交付八千万套封装无故障记录 ,目前正在与Phix和CITC合作开展光学封装原型。
最后,我想快速讲讲光电学和封装的协同优化,因为我认为这对于共封装光学器件来说是一个非常重要的机会。一旦把所有这些部件都封装在一起,就有机会对它们进行协同设计。 我提到过共封装光学器件在可插拔模块中用于相干和直接检测光链路的一些现有应用,这其实就是通过更紧密地集成这些部件并进行协同设计,能让系统整体性能更好或者实现更多功能的情况。 可以用引线键合的方式连接它们,一些现有的用于可插拔模块的共封装光学器件就是这么实现的;也可以采用倒装芯片的方式,把它们倒装到一个公共基板上,这时就要依靠封装基板里嵌入的布线来完成连接工作;还可以开始堆叠这些部件 图中展示了原型,有光电二极管和 CMOS 放大器芯片,光纤从上方接入,然后在封装顶部测量电输出信号。 所以共封装光学器件在不同应用中落地的具体时间会有所不同,而且在很多情况下还不确定,我不是个喜欢打赌的人,所以在这方面我就不预测了。
需要说明的是,这些子组件是可拆卸的,因此严格来说,纯粹主义者可能认为这在技术上属于“近封装光学(NPO)”,而非严格意义上的“共封装光学(CPO)”——不过,SA认为可拆卸光引擎带来的额外信号损耗,不会对性能产生显著影响 该冷却系统不仅对ASIC至关重要,对邻近的温度敏感型共封装光学组件也不可或缺。 联发科认为,在200G/lane这一代,近封装铜缆(NPC)是一种有效的解决方案(光纤间距>900微米);当数据速率升至200-300Gbps 范围时,更密集间距(>400微米)的共封装铜缆(CPC)可能更受青睐 客户可将这些芯粒与加速器共封装,相比基于电串并转换器接口的CPO产品,能提供更高的带宽密度和更低的功耗。 OIF定义了ELSFP模块的封装参考设计(类似OSFP),使客户能够轻松集成这款外部激光源。Scintil的解决方案与基于环形调制器的共封装光学兼容性良好。
这篇笔记聊一聊共封装光学。 共封装光学(以下简称CPO),英文名为co-packaged optics或者in-package optics,仅仅从这个名字出发,感觉似乎少了点什么,光学和谁封装在一起? CPO涉及到几个核心的技术: 1)高集成度的光芯片 2)光电混合封装技术 3)低功耗高速SerDes接口 硅光芯片显然是高集成度光芯片的首选方案,Intel在OFC2020展示了其CPO方面的进展,单个光引擎可实现 (图片来自文献2) 关于光电混合封装技术,可以参看先前的笔记 光电混合封装。这里不在赘述。 CPO技术听起来非常诱人,可以解决高速光模块的功耗问题和信号完整性问题,但是困难也比较多,不仅仅需要硅光领域的努力,也需要封装、电芯片等领域的投入。
关于CPO的基础知识,可以参看这篇笔记共封装光学(co-packaged optics)简介。小豆芽这里整理下OFC 2021相关的最新进展。 1. Intel与Ayar Labs合作实现8Tbps的共封装FPGA Intel的FPGA芯片Stratix 10通过EMIB技术与Ayer Labs的5颗TeraPHY芯片相连,如下图所示, ? 韩国Lipac公司报道了一种基于FOWLP的新型混合光电封装技术 FOWLP的全称是fan-out wafer-level packaging, 不同的die之间通过RDL层互联,避免了使用wire bonding Lipac公司提出将该项封装技术引入到光电芯片的混合封装中,其原理图如下图所示, ? Lipac展示了使用该封装技术的100G SR4光模块。 CPO涉及到光电芯片的混合集成,以下是常见的几种封装方案, ?
简而言之,NPO将PIC/EIC更接近ASIC封装在高性能基板上,而CPO将PIC/EIC和ASIC芯片并排放置在同一个封装的共封装基板上。 图6.11a展示了PIC和EIC在可选光学基板上与ASIC芯片并排集成在同一共封装基板上,使用μ bump或C4 bump。然后,共封装基板使用BGA(球栅阵列)焊球连接到PCB上。 图6.14c则是使用Intel的EMIB(嵌入式多芯片互连桥)在共封装基板腔体内的2D异构集成。 在共封装光学(CPO)中,交换芯片通常被16个OE/EE包围,全部放置在有机封装基板上(见图6.20)。 通过玻璃中介层的EIC和PIC的3D堆叠被封装在与ASIC芯片同一共封装基板的旁边。 图6.26展示了另一个在共封装基板(玻璃中介层)上的ASIC、PIC和EIC的3D异构集成的例子。
客户通过与组件设计商、代工厂、封装测试厂商(OSAT)等深层环节合作,直接建立联系,在芯片架构、制造工艺等核心领域实现技术突破,从而构建差异化竞争优势。
在光电系统中,光电探测器扮演了非常重要的作用。它就好比光电系统的“眼睛”,对外来的光信号进行测量,并转换为电信号用于后续的信号处理。本片笔记中,笔者调研了一些常用的光电探测器,及其工作原理和性能。 光信号转换为电信号主要基于材料的光电效应,爱因斯坦因为利用光量子理论成功解释了光电效应而获得了1921年的诺贝尔物理学奖。广义上说,因为光的入射导致材料的电学效应发生变化的这一类现象,都是光电效应。 光电探测器还有一些其他参数,比如工作波长、工作温度、灵敏度、线性度等。 下面列举一些常用的光电探测器。 由于光电二极管没有放大功能,需要结合外部放大电路使用。光电二极管的体积小、成本低、灵敏度高、响应时间短,用途十分广泛。光模块所使用的探测器就是光电二极管。 雪崩二极管的灵敏度高,频率带宽大,可用于检测微弱的光信号,但是它的暗电流比光电倍增管的暗电流大。 以上简单介绍了几种常用的光电探测器,在光芯片可集成光电二极管用于探测光信号。
共封装光学(Co-Packaged Optics, CPO)作为一种将光引擎与芯片封装在一起的创新方案,被行业视为解决高带宽、低功耗需求的重要方向。 ◆ 可靠性:CPO尚未满足GPU需求 尽管CPO被视为降低能耗的潜力技术,但黄仁勋在2025年GTC大会上进一步强调:“共封装光学的可靠性仍不足以支撑GPU部署”。
说起来南大光电,第一次了解它是因为要找TMG,就是一种用来给薄膜掺杂的前驱体Mo源,在上海半导体展看过他们的展台。后面由于纯度不够,还是找了日本的。 南大光电是一家专业从事先进电子材料研发、生产和销售的企业,公司现有业务包括MO源、ALD/CVD前驱体、高纯电子特气和光刻胶及配套材料四大类,其中像MO源、ArF先进光刻胶等多项产品打破国外企业的垄断, 南大光电MO源有三甲基镓、三甲基铟等十余种,绝大多数纯度达到5N5到6N: 相信等国内化合物半导体产业起来,南大的市值绝对翻3倍以上。
所以想法就是把这些微型光电转换器、光学引擎直接集成到封装顶部,以此减少一些损耗,这就是共封装光学器件的大致情况,但实现它有很多不同的方式,有很多种排列组合。 我想说,共封装光学器件最简单的解决方案基本上就是把人们目前在电路板边缘进行光电转换的功能拿过来,只是把它小型化,也许硅光子学技术或者Chiplet共封装设计范式能帮你做到这一点,就是把它缩小然后塞进封装里 一种是所谓的直接驱动共封装光学器件。 这些模块位于插卡边缘,在那里进行光电转换,我们已经看到本质上就是共封装光学器件被用于将这些模块内部的部件小型化了。 一种大型专用集成电路就是网络专用集成电路,比如Broadcom制造的交换机就引起了很多关注,当他们宣布推出共封装光交换机时就备受瞩目,基本上他们是把光电转换布置在封装的周边,中间是主芯片,然后有数百根光纤从这个东西里伸出来
无论是在音频放大、信号调理还是在嵌入式系统的模拟前端电路中,我们都会遇到共射、共集、共基这三种基本放大电路。 三种基本放大电路的核心概念1.1 什么是"共"在开始判断之前,我们首先要理解"共"这个字的含义。这里的"共"指的是输入信号和输出信号的公共端,也就是交流接地点。 如果集电极是交流接地点,基极输入、发射极输出,就是共集放大电路。如果基极是交流接地点,发射极输入、集电极输出,就是共基放大电路。3. 在射频电路设计中,共基放大电路应用很广。我在做一个433MHz无线模块的项目时,就使用了共基放大电路作为射频前端的第一级放大。4. 比如共射电路输出信号反相,如果发现输出没有反相,可能是电路类型判断错误或者电路有问题。电路设计时:选择合适的放大电路类型。需要高增益用共射,需要阻抗匹配用共集,需要高频响应用共基。
光电编码器工作原理点击打开链接 根据原理的不同又可分为:增量型、绝对型和混合式增量型。 光电编码器的主要工作原理为光电转换,是一种通过光电转换将输出轴的机械几何位移量转换为脉冲或数字量的传感器。 光电编码器主要由光栅盘和光电检测装置构成,在伺服系统中,光栅盘与电动机同轴致使电动机的旋转带动光栅盘的旋转,再经光电检测装置输出若干个脉冲信号,根据该信号的每秒脉冲数便可计算当前电动机的转速。 光电编码器的码盘输出两个相位差相差90度的光码,根据双通道输出光码的状态的改变便可判断出电动机的旋转方向。 增量型编码器: 增量式编码器是直接利用光电转换原理输出三组方波脉冲A、B和Z相;A、B两组脉冲相位差90º,从而可方便地判断出旋转方向,而Z相为每转一个脉冲,用于基准点定位 旋转增量式编码器以转动时输出脉冲 这样的编码器是由光电码盘的机械位置决定的,它不受停电、干扰的影响。
但从激光电视的市场现状来看,其后续发展仍存在诸多难题。 高潮过后瓶颈凸显 激光电视在国内市场的发展,可谓是一波三折。 直到海信、长虹、康佳等国内彩电企业,先后入局激光电视领域后,国内激光电视行业才逐渐开始回暖。 随着抗环境光、投影技术的进步,激光电视的大尺寸优势、良好的观影体验得到进一步加强,这又进一步加快了激光电视的市场拓展。 不过,激光电视的这些进步,并没有持续太久,这种趋势从2019年就开始逐步放缓了。 从数据来看,激光电视在彩电行业的普及率依然很低。 虽然近年来激光电视市场规模一直在持续扩大,但和国内庞大的彩电市场相比,激光电视市场份额的扩大,仍然无法与之相提并论。 在这种情况下,在激光电视领域广有布局的海信、创维们要想继续保持优势,就需要加快激光电视的AI技术研发。 从多方面因素来看,目前激光电视仍难以在国内彩电市场取得全面突破。
2025年5月15日 ,博通(Broadcom)公司宣布推出第三代单通道200G(200G/lane)CPO产品线,其共封装光模块(CPO)技术取得重大进展。 “我们正在深化与博通的合作伙伴关系,推动 200G 共封装光学器件的创新,”王约瑟夫首席技术官富士康互联科技“我们的共同努力旨在提供可扩展的人工智能基础设施——基于高性能、节能的互连,专为满足未来的数据需求而设计
使用LED显示器时,要注意区分共阳与共阴两种不同的接法。 如图所示,共阴数码管是将 LED 的阴极公共连接在一起,共阳数码管是将 LED 的阳极公共连接在一起。 共阴数码管段码值 利用“LED数码管段码查询工具”可以查询到共阴极数码管的段码值,如图所示。 在图中,LED接线一般采用“P0.0口接A引脚,P0.1口接B引脚……P0.6口接G引脚,P0.7口接DP引脚”的方式,并选择共阴极就可以查出共阴极数码管的段码值,与下面的对应。 共阳数码管段码值 利用“LED数码管段码查询工具”可以查询到共阳极数码管的段码值,如图所示。 在图中,LED接线一般采用“P0.0口接A引脚,P0.1口接B引脚……P0.6口接G引脚,P0.7口接DP引脚”的方式,并选择共阳极就可以查出共阳极数码管的段码值,与下面的对应。
(随着互联速率越来越高,大家都在“炒CP”,既有Co-Packaged Optics,也有Co-Packaged Copper(OCP 2024:立讯精密224G/448G共封装铜互连(CPC 此外,PCB 过孔、封装焊球和封装核心层等结构也会引入额外的反射和串扰噪声,限制了系统的传输距离和性能。 而 CPC 则进一步优化了这一方案,通过直接将连接器集成到封装顶部,避免了 PCB 和封装的损耗与反射,从而显著提升了系统性能。 通过将连接器直接集成到封装顶部,CPC 避免了 PCB 过孔、封装焊球和封装核心等结构引入的损耗。 对于 92Ω的阻抗设计,传统连接器在减少擦痕时会改善信号完整性,但对于共封装设计,短截线必须经过优化并严格控制。
HieFo瀚孚光电,一家坐落于美国加利福尼亚州的光芯片制造企业,致力于为数据中心、电信行业、AI互联及光学传感提供先进的光芯片解决方案。我们以创新驱动,不断突破技术界限,旨在引领光电行业进一步发展。 瀚孚光电汇聚了全球光电领域的顶尖科学家、工程师和高级技术人才,组成了一支实力雄厚的团队。 2024年5月1日,瀚孚光电通过管理层收购(MBO),成功完成了对Emcore(NASDAQ:EMKR)晶圆制造及光芯片相关资产的全面收购。 这一战略举措不仅标志着公司对Emcore四十余年光电技术积累的完美继承,也为瀚孚光电在全球光电市场中的进一步扩张和领导地位奠定了坚实的基础。 拥有多宽高性能的激光器芯片: 几款主导产品有 1. 2025年5月16日,HieFo瀚孚光电正式加入NVIDIA初创加速计划(NVIDIA Inception Program),成为了该计划中全球众多杰出初创企业中的一员。
顾名思义,“共封装光学”本质上是一个封装和组装难题。 ◆ 光引擎与host的共封装 光引擎本身先部署在基板上,然后基板倒装键合至host封装。 光引擎的共封装需要大量的封装面积,这意味着必须显著增大封装基板或中介层(具体取决于光引擎的部署位置)。 事实上,许多人担心锗硅基器件的可靠性——因为锗基器件的加工和集成难度较大,但Celestial AI认为,锗硅基EAM本质上是光电探测器的反向结构,而光电探测器在如今的收发器中广泛应用,其可靠性已得到验证 ◆ 带宽扩展的关键方法 以下是共封装光引擎带宽扩展的关键方法: 1.