引言：高端光模塊是怎樣煉成的呢？在5G網絡商用的需求趨勢下，光模塊設計及適配解決方案將成為業內關注的焦點，就目前5G、數據中心所采用的最新技術和發展狀況，以及工程師該如何設計一款好的高端光模塊及適配組合方案，MACOM光波事業部高級總監兼亞洲首席科學家莫今瑜博士有著自己的看法和感觸。
從市場需求來說，5G的市場肯定在中國，中國目前在領跑，所以中國市場上量會比國外稍微提前。而從數據中心來看，大型數據中心目前都在國外，國內大型數據中心其實很少，也就是說，國外數據中心市場比國內要大。但從長期潛能來看，國內數據中心可能慢慢增多。 5G萬物互聯對通信模塊嚴苛的要求 在5G方面，由于其要求萬物互聯，因此對5G前傳模塊的要求是比較新、比較苛刻的。“5G前傳要求傳輸速度要快、時延要少。例如，在家就可以試衣服的VR，不會希望試了一半就卡住了，在操作過程中，每一個時間點都應該是實時的，根本感覺不到有時延，在1ms以內。車互聯，也肯定要實時更新，不然車雷達就不靈了，撞車或者走錯路了。這些都是要實時連上的，讓使用者感覺不到有時差。”對此，MACOM光波事業部高級總監兼亞洲首席科學家莫今瑜博士這樣認為。 在傳輸技術方面，大家用PAM4。在5G里面，因為基站掛在戶外，熱曬雨淋，對溫度的要求比較高，即有過溫的要求。莫今瑜博士認為“-40~85℃是殼子溫度，這就要求激光器等芯片都能在這么寬的溫度范圍內工作。這是個新技術、新要求。有些廠家，包括MACOM在內，都是往這塊去做芯片推向市場。” 業內最新展示的5G高端光模塊技術有哪些？ 自從5G商用標準被確定以來，整個行業都在探討PAM4是下一代引領光通信行業（包括5G和數據中心）的技術。據了解，在18年的光博會上，MACOM展示了多款PAM4的方案，其中包括一個live demo，200G PAM4的一整套配套方案。除了PAM4之外，另外還有像接入網、骨干網和城域網等前沿芯片等這些。 對此，莫博士介紹說“有些高端光模塊的設計不是那么簡單，因此，MACOM會做一些光模塊的參考設計給客戶參考，給客戶一個直觀的理解，怎么去更好地使用這些芯片。當然，客戶也可在此參考設計的基礎上進行改進，從而可以實現差異化。" 光模塊設計的挑戰有哪些？ 工程師目前在設計好的高端光模塊時都有哪些挑戰呢？莫博士舉例說，“如對于400G，現在大家在用的都是8通道的集成。大家會認為8通道的產品很難做，良率可能比較低，就可能想要4通道或2通道的集成。這就要求芯片方案的研發跟得很緊，甚至走在別人的前面。但是芯片的研發難度很高。全新的芯片很少一版就能搞定。若是小問題可能很快就能解決，但若是大問題，則反應時間就可能會比較長。所以做芯片要有一定時間。所以有時候客戶就會著急，或者拿到第一版芯片，會有“怎么會有這么多問題”的疑問。” “現階段MACOM在這方面就在加強其內部測試的能力。現在公司所有的新產品出來都會拿到其深圳的實驗室做傳輸實驗，即做系統級的測試。這樣在給客戶送樣時，就能夠確保其第一次體驗會比過去有提升。而且對于國內客戶來說，這在時間和技術能力方面也都比以前有很大提升。 另外，在推出新的樣品時跟客戶提前溝通，可以將他們的應用需求提前做到芯片中去。這樣就能夠避免客戶在使用芯片時才發現不符合期望，而要重新開發芯片而帶來的高昂成本以及時間代價。” “對于集成度和其他核心參數，客戶希望達到什么樣的指標，我們會拿回來做評估，盡能力滿足客戶的指標要求。比如芯片出來的時候是5ms，客戶想要1ms，那我們會想你為什么之前不告訴我們，因為我們會想5ms就夠用了，你是唯一一家跟我們說要1ms的。那如果我們早點溝通的話，可能我的芯片就改進達到你的要求了。”莫博士解釋說。 正在被研究的高端光通信模塊新技術有哪些？ “以MACOM為例，我們有一些新的產品正在規劃中，比如電芯片，現在已經到了56GHz，能夠滿足了單波100G的要求。包括我們的接收機、激光器也在往這個方向走。現在單波100G這類技術，我們的芯片相對都成熟了，可以開始上量。”據莫博士透露，MACOM目前有好多新的技術方案在研究中，如硅工藝，現在基本用的都是16nm。功耗可能稍微高一點，而MACOM有一些項目在用7nm了，另外，公司也在做一些更高功率的激光器。 PAM4方案因應用領域和傳輸距離而不同 PAM4技術現已非常成熟，取決于應用領域和傳輸距離，PAM4技術現有很多不同方案可以提供。傳輸距離取決于激光器、接收機以及CDR的能力。傳輸距離越遠，信號損耗越大，所以需要做波形整形，需要強一點的接收機，比如APD，或者更遠一點的，可能就需要用DSP去做糾錯處理。 “硅光技術講了很長時間了，上量還缺市場的需求。現在硅光子的成本也沒有像大家第一天吹的那么便宜。硅究竟能不能夠便宜，要得上大量的時候才能看得出來。”莫博士認為硅光技術的上量應該差不多了，因為有些廠家已在陸陸續續地推出產品。 要想設計高端的光模塊，工程師工作態度要擺正 要想設計高端的光模塊，工程師工作態度要擺正，為什么這么說呢？“如果在光模塊領域中，想要制造一些高端的光模塊，而比別人家的光模塊有一定的差異化，其實工程師是有義務知道想采購的幾家芯片之間有什么不同，應該怎么去有針對性地做優化。如果真的是芯片本身不好，那你要告訴我你做了哪些事情，最后證實它確實不好。而不是說，我認為你不好是因為，我把這家拿走把你的換進來，你的性能就沒比他好。然后自己為什么不好不知道，反正是你的任務。這種工作方式不是很好。” 莫博士就此解釋說：“最近在做客戶支持的時候，有時候會覺得奇怪，為什么大家是這樣想？因為我以前也是做光模塊的，我的上個東家就是做光模塊的。我們做光模塊的時候選擇芯片，即使是獲得第二個供應商認證的芯片，我們都會非常認真地去分析，去做改進，看要改進哪些東西，才能和第二個供應商合在一起，而不像我現在碰到的好多這樣的要求。” |
