论光模块的技术含量

（原标题：论光模块的技术含量）

$新易盛(SZ300502)$ $中际旭创(SZ300308)$ 光模块英文名叫Optical Module，是光通信领域的核心器件之一，搭配以太网交换机广泛应用于数据中心。光模块工作在物理层，实现光电转换：把光信号变成电信号，把电信号变成光信号。

一 光模块结构，如下图：

里面涉及的到的芯片：光模块的主要器件包括：1、时钟数据恢复芯片(CDR，Clock and Data Recovery)：时钟数据恢复芯片的作用是在输入信号中提取时钟信号，并找出时钟信号和数据之间的相位关系，简单说就是恢复时钟。同时CDR还可以补偿信号在走线、连接器上的损失。CDR芯片原厂有美满/INPHI、商升特、瑞萨、MACOM、飞昂创新、芯耘光电、玏芯、中晟微电子、米硅科技、明夷科技、傲科光电、英思嘉、亿芯源、芈图光电、飞思灵等。

2、激光二极管驱动芯片(LDD，Laser Diode Driver)：将CDR的输出信号，转换成对应的调制信号，驱动激光器发光。不同类型的激光器需要选择不同类型的LDD芯片。在短距的多模光模块中(例如100G SR4)，一般来说CDR和LDD是集成在同一个芯片上的。驱动芯片原厂有Lumentum、高意、艾迈斯欧司朗、三菱电机、iC-Haus、德州仪器、亚德诺/美信、MACOM、优迅、源杰科技、飞昂创新、傲科光电、光梓、英思嘉、亿芯源、芈图光电、嘉纳海威等。

3、光发射器件(TOSA，含光激光器芯片)：实现电/光转换，主要包括激光器、MPD、TEC、隔离器、Mux、耦合透镜等器件，有TO-CAN、Gold-BOX、COC、COB等封装形式。对应用在数据中心的光模块，为了节省成本，TEC、MPD、隔离器都不是必备项。Mux也仅在需要波分复用的光模块中。此外，有些光模块的LDD也封装在TOSA中。TOSA原厂有博通、美满/INPHI、MACOM、Albis、三菱电机、滨松、First Sensor、京都半导体、Excelitas、芯耘光电、优迅、光创联、英思嘉、洪芯、三优、易飞扬、天孚通信、聚飞、翔通、杰微、艾锐光电等。

4、光接收器件(ROSA，含光探测器)：实现光/电转换，主要包括PD/APD、DeMux、耦合组件等，封装类型一般和TOSA相同。ROSA原厂美满/INPHI、MACOM、三菱电机、SIFOTONICS、天孚通信、光创联、优欣光、易飞扬等。

5、跨阻放大器(TIA，Transimpedance amplifier)：配合探测器使用。探测器将光信号转换为电流信号，TIA将电流信号处理成一定幅值的电压信号，我们可以将它简单的理解为一个大电阻。TIA原厂有美满/INPHI、商升特、瑞萨、MACOM、HiLight、飞昂创新、芯耘光电、米硅科技、明夷科技、傲科光电、英思嘉、亿芯源、乾鸿微、芈图光电、科大亨芯、微龛等。

6、限幅放大器(LA，Limiting Amplifier)：TIA输出幅值会随着接收光功率的变化而改变，LA的作用就是将变化的输出幅值处理成等幅的电信号，给CDR和判决电路提供稳定的电压信号。高速模块中，LA通常和TIA或CDR集成在一起。LA原厂有亚德诺/美信、微芯/麦瑞、明夷科技、芯波微、亿芯源等。

7、复用/解复用器件(MUX/DEMUX)：在波分复用光模块(例CWDM4光模块)中，Mux/DeMux是核心器件之一。基于空间光学的Mux/DeMux性能要更好(插损、PDL、温度漂移)，但器件较贵、光学耦合复杂;基于波导光学的Mux/DeMux，具有集成度高、成本低、封装工艺简单等优点，但性能和空间光学的TFF型Mux/DeMux还是有一定差距的。这几种类型的Mux/DeMux在实际的产品中都有应用。MUX/DEMUX芯片原厂有赛丽科技、弘光向尚、驿路通、奇芯光电、芯速联、仕佳光子等。

8、数据处理芯片(DSP)：负责底层软件的运行、光模块相关的DDM功能监控及一些特定的功能。DDM监控主要实现对温度、Vcc电压、Bias电流、Rx power、Tx power 5个模拟量的信号进行实时监测，通过这些参数判断光模块的工作状况，便于光通信链路的维护。DSP芯片原厂有博通、美满/INPHI、MAXLINEAR、Lumentum、Credo、NTT、MultiPhy、思科/Acacia、海信宽带、橙科、芯速联、飞昂创新、飞思灵等。

9、外壳和光(电)接口。

二 光模块的生产

以下是生产的主要几个工序，每个工序很细分很多个小工序：

①物料准备：全部采用全新原装芯片物料、光器件，全新高质量金属外壳设计。

②PCB板贴片：将物料发放到贴片厂，公司提供设计方案贴片图给到贴片厂，贴片厂拥有专业且全自动机器设备，MES全流程，进行PCB板贴片

③光学耦合：其中关键的耦合技术：ROSA和TOSA。光特制造采用人工操作精密仪器，涵盖组件封装技术，多重步骤制作工艺，其中关键工序包括：同轴耦合、激光焊接、粘胶工艺、焊接工艺等。耦合是光模块封装中工时最长、最容易产生不良品的步骤。光模块实现光电和电光转换，因此一端是电口，连接网线/交换机，另一端是光口，连接光纤。光纤导光的物理基础是入射光在光纤内部发生全反射，光学耦合的目的就是将光高效、高质地耦合进入光纤。

④封装+焊接：将焊好器件的PCBA放入外壳底座，安装弹簧与解锁键等小配件，放置上压盖，打螺丝，产品硬件部分已完成，此时已属于半成品。

⑤模块调试：生产软件调试，灵敏度测试等，主要用到高速信号误码测试仪，调试和测试灵敏度可以同时进行,只需按照灵敏度测试文件打开对应配置即可。

⑥写码作业，符合兼容要求；

将半成品模块平顺地插入收发器机架测试端口进行PING包老化测试；

交换机验证，监测DDM 测试数值，TX.RX功率误差等信息检查等所有检查项目符合产品规格书。

⑦端面清洁，QA终检。

光模块元器件凝聚着物理、化学、材料等领域的尖端科技，没有与全球顶级芯片和激光器公司深厚的长期技术合作，根本做不出顶级产品。

很多人把它简单类比光伏、锂矿？要知道，做纺织、饲料的都能跨界做光伏，花钱买个矿就能挖锂盐。光模块利润这么高，可大A股里，有几家跨界来做？目前没有，是大家不想吗，那是因为光模块属于技术，资金，人才高度密集型行业，不是谁来$都行的。

在此感谢@彼得罗浮斯基 基哥普及光模块知识。