今天的这个题目，是18号主题进一步在封装与可靠性的细化和深入分析。

2024-5-18 匡国华 《AI等市场驱动下的光模块发展趋势》

Y10T138 海思：AI场景下的光模块技术，提到的几个核心技术要求。

大带宽，是高速信号的处理，包括光信号和电信号的处理。

这些参数本身会互相牵连，比如

高速EML一方面需要设计大的光学带宽（这在6月15号解读），另一方面需要对电信号（也就是射频信号）做处理，用于阻抗匹配的电阻和电容，是为了吸收尾部电磁波，避免电信号回波产生噪声，更需要避免回波与原信号波的干涉。

这是射频的部分。

为什么加MPD，早些年是用来做DDM的，现在也可以成为智能化的一个辅助判断参数。实时监控EML的工作状态，配合bias电流的大小，温度的采集，绘制一个随时间变化的曲线，就能分析出EML目前EML的工作与早期相比的劣化程度，有没有出现即将失效的状态，避免AI在大模型计算的中断。

EML的800G光模块，在传统数据中心，可以不做气密，现在AI场景就需要气密。

气密，为什么要测水含量？？？，是因为气密的核心是要做到水密，避免水分子中的氧原子与EML中的InP系化合物产生化学反应。

氧气分子比水分子大，挡得住水，就能挡得住氧。

可氧气容易驱离，水分子却无法避免，比如金属镀层，在电解液中做电镀工艺，很容易产生水残留。

DRV、TIA的电芯片，COB工艺，铝焊盘在空气中暴露，铝的氧化以及水分子的残留，形成一个“电化学”腐蚀环境，造成可靠性风险。

用于AI场景的VCSEL多模模块，VCSEL的发光孔径和电流孔径的设计，有一个侧氧化过程。

这个氧化，也是铝和氧气的化学反应，也是可靠性风险的来源

再次回到大带宽的射频信号，EML的封装有电阻电容来吸收旁路尾部电磁波，而金手指插入插座与簧片之间的接触，就没有这个便利了的，尾部电磁波反射与原信号叠加，一方面产生抖动，一方面产生RIN噪声，如果运气不好，反射波与原波引起干涉，这个信号就废了。

所以控制寄生参数的谐振，是现在800G、1.6T不可避免的工作

咱们再拐回到EML封装，传统工艺是采用金丝做电信号互联，金属有一个寄生电感，这个很容易产生谐振，EML的大带宽封装，有些厂家在极力的降低这个寄生电感，而有些厂家则直接替换工艺，选择无金丝键合工艺的Flip Chip结构。 

EML有键合金丝长短，与信号带宽的关系。VCSEL同样有这样的纠结，所以有VCSEL打金丝工艺和Flip chip两套工艺。

Flip chip的VCSEL呢，需要一个透明基板。一般选择玻璃，那么玻璃的光学和射频特性就被引出来，这是TGV和COG的工艺。TGV的对照组就会看到很多人分析TSV、TGV、TMV的优劣势，这主要是信号的介质损耗与带宽的关系。

学信号，常常提到的是化合物，InP、GaAs都是化合物，他们的可靠性与氧的破坏有关系。

电学信号，尤其是大带宽的高频/射频电信号，则常常提到铜。铜在光模块里无处不在。

PCB的覆铜板，光板五毛的平滑铜，半毛半光滑的的反转铜，两面毛的粗糙铜，这些需要考虑可靠性。

铜的来源，在覆铜上的化学沉铜，电镀铜...，铜层之间的工艺，需要小心控制。

咱们光模块，与光纤的适配也是必须要做的工艺，光纤是玻璃，很容易在端面接触过程中出现裂纹，一方面对光信号有影响，其次缝隙间会储存水分子，引起氧化硅与氢氧键之间的反应，吸附的水汽会对特定波长的光产生吸收

这个话题，又绕过到的封装工艺和可靠性

光模块中用光纤，成本高，可靠性差，那换成铜缆，DAC或者AEC，这就是英伟达前一段时间的热闹词儿。

有源电缆，会用到各种铜线

比如现在聊得很多的无氧铜这个概念

所谓的无氧铜，重点在于铜，而不是无氧，降低铜合金的杂质，使用纯铜，降低射频损耗，降低阻抗。

只不过，纯铜可以是单晶，也可以是多晶，多晶便宜。晶界之间的空隙会吸附氧气与水汽，哦~~，发生氧化反应，裂纹。

咱们光模块的气密封装的本质是给光学芯片提供一个“无氧”腔，提高可靠性。

无氧铜，也是让铜在无氧环境下，提高可靠性。

只有可靠工作，光模块设计的大带宽才能排上用场。