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光模块里会用到哪些芯片?
昨天 14:04   浏览:271   作者:小萍子
光模块的本质是电-光-电的转换器。

所有光模块的核心任务只有两个:发射方向,把交换芯片ASIC发出来的高速电信号转换成光信号,注入光纤接收方向,把光纤传来的光信号转换回电信号,交给ASIC处理。这个“电→光→电”的闭环,就是光通信最底层的物理逻辑。
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其原理方框图如上所示,结构图如下图所示:
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其用到的芯片按照功能模块可分为如下:

发射端

激光器芯片 (LD)   功能:电→光转换,产生光源;包括:VCSEL/DFB/EML/CW(硅光用)

激光驱动器 (Driver) 功能:放大电信号,驱动激光器发光;是高速模块核心模拟芯片

接收端

探测器芯片 (PD/APD) 功能:光→电转换,接收光信号

跨阻放大器 (TIA)  功能:电流→电压转换 + 低噪声放大,接收端第一级放大

限幅放大器 (LA) 功能:信号整形,输出固定幅度信号,部分集成在TIA或CDR中

信号处理

时钟数据恢复 (CDR)  功能:提取时钟、重整数据信号,高速模块关键芯片

DSP (数字信号处理器) 功能:复杂信号处理,色散补偿、FEC等, 400G/800G核心,功耗最高

管理与控制

MCU (微控制器) 功能:模块管理,监控、控制、协议通信,是高速模块“标配”

AFE (模拟前端) 功能:精确控制激光器、实时监控参数,高速/硅光模块关键组件

无源光芯片

AWG (阵列波导光栅) 功能:波分复用/解复用,用于高速、长距场景

光分路器/滤波器 功能:光信号分配、滤波,用于PON等特定场景

EEPROM/Flash 功能:存储模块配置、校准数据,与MCU配合使用

当然并非所有模块都需要上述全部芯片,需求随速率和距离变化,比如

低速模块 (≤10G) 激光器 + 探测器 + TIA/LA + 低端MCU

中速模块 (25G/40G) 增加CDR、Driver,MCU功能增强

高速模块 (100G/400G) 完整方案:激光器 + Driver + TIA + CDR + DSP + MCU + 可选AFE

超高速模块 (800G/1.6T) 同高速方案,但DSP和AFE规格更高,硅光方案增加CW激光器

LPO (线性直驱) 移除DSP,由Driver/TIA + AFE承担部分线性处理功能

芯片国内外供应商情况:
光芯片:国产化进展最快,源杰科技、长光华芯、仕佳光子等已在部分品类实现突破,但高端EML芯片仍高度依赖进口(Lumentum(100G EML全球市占约70%)、Coherent (II-VI)、三菱电机、住友电工)。
DSP:博通与Marvell双寡头垄断,国内仅橙科微等少数厂商在追赶。
AFE:TI和ADI合计占约80%全球份额,思瑞浦是国产唯一规模化量产企业。
MCU:海外厂商长期主导(ADI,TI,Microchip),国产化率不足5%,兆易创新是国产主力。
AWG:国产化程度最高,仕佳光子已与住友电工并列为全球第一梯队。


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