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芯片代理商:光模塊在服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中的應(yīng)用以及其基本工作原理
作者:admin 發(fā)布時間:2023-11-20 09:53:22 點擊量:
高端光模塊從10G開始,逐步增加到25G、100G、400G、800G,甚至未來的1.6T,主要用于大型計算機中心、云計算中心、服務(wù)器中心和電信級運營商等領(lǐng)域。相比之下,低端的1G和10G多用于普通網(wǎng)絡(luò)、個人電腦、小型企業(yè)和消費級應(yīng)用中。
光模塊的功能類似于普通網(wǎng)線口,但速度更快,主要用于大型服務(wù)器中心的數(shù)據(jù)交互,屬于OSI模型的物理層。光模塊包含光發(fā)射和光接收芯片,以及各種無源被動件、放大器、驅(qū)動器、CDR和調(diào)制解調(diào)器等。光發(fā)射芯片可以使用不同的發(fā)光芯片,如半導(dǎo)體激光器(LD)、發(fā)光二極管(LED)、垂直腔面發(fā)射激光器(VCSEL)、法布里-珀羅(FP)激光器、分布反饋激光器(DFB)和電吸收調(diào)制激光器(EML)等。光接收端主要使用PIN結(jié)型二極管和APD雪崩二極管等光探測芯片。光發(fā)射芯片主要使用磷化銦(InP)、砷化鎵(GaAs)和氮化鎵(GaN)等材料制造,而光接收芯片通常使用磷化銦。
光模塊通過光纖傳輸光信號,然后由光接收芯片轉(zhuǎn)換為電信號,經(jīng)過前置放大器后得到響應(yīng)碼率的電信號。常見的光信號波長有850nm(多模)、1310nm(單模)和1550nm(單模),不同波長的選擇與光纖傳輸?shù)膿p耗有關(guān)。損耗越小,光纖傳輸距離越遠,光信號質(zhì)量越好。
在光傳輸過程中,還涉及到時鐘恢復(fù)(CDR)、調(diào)制解調(diào)和放大器等各種芯片,它們負責(zé)光電信號的互相轉(zhuǎn)換。為了實現(xiàn)更高的帶寬,業(yè)內(nèi)采用了多通道的光路組合方案,如25*4=100G、100G*4=400G等。多通道復(fù)合光路可以在同一根光纖上傳輸更多的信息,從而實現(xiàn)更快的速率和更大的帶寬。
此外,光模塊的封裝方案也在不斷發(fā)展,如GBIC、XENPAK、XFP、SFP、SFP+、SFP28、QSFP、QSFP28、CFP、CFP2、QSFP-DD、OSFP等。不同的封裝方案適用于不同的速率和傳輸距離,涵蓋了從1.25Gbps到50Gbps甚至更高的速率和從100米到160公里不等的傳輸距離。此外,調(diào)制解調(diào)格式也有多種選擇,包括NRZ、PAM4和DP-QPSK,接口工作方式也分為雙向(Duplex)和單向(BiDi)。
光模塊在光發(fā)射、光接收、光電轉(zhuǎn)換和驅(qū)動等方面的芯片領(lǐng)域中,國內(nèi)與國外的差距較大。然而,光模塊相關(guān)公司的業(yè)績增長是實實在在的,這是一個高增長的市場。網(wǎng)絡(luò)芯片在服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)交換機中的應(yīng)用也有不同的方向和核心邏輯,如智能網(wǎng)卡(Smart NIC)、數(shù)據(jù)處理單元(DPU)以及交換機核心和相關(guān)的電口PHY芯片、光口和光模塊相關(guān)芯片。
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