互聯(lián)網(wǎng)和智能終端的快速應用使全球數(shù)據(jù)量爆發(fā)式增長，極大地推動了以高速路由器，超級計算和存儲為核心的高性能超算中心(HPC)和數(shù)據(jù)中心市場的發(fā)展。有源光纜產(chǎn)品是這些核心設(shè)備之間的主要互連方式之一，來自CIR的有源光纜市場研究報告顯示，其市場規(guī)模2012年達到7.2億美元，預計2017年這一數(shù)字翻一倍，達到19億美元，前景可觀。

隨著提供40G/100G端口的服務器，交換機等設(shè)備在數(shù)據(jù)中心的逐步規(guī)模商用，對于高速光互連產(chǎn)品的需求也越來越多，當前國內(nèi)器件廠商不斷研發(fā)和創(chuàng)新光互連技術(shù)，對高速集成并行光學模塊和高頻信號完整性技術(shù)進行深入理解和研究。光互連產(chǎn)品的關(guān)鍵需求在于高速率、高密度、低成本、低功耗。目前市場主流高速光互連產(chǎn)品包括10Gbps SFP+ AOC、40Gbps QSFP+AOC、56G QSFP+AOC 和120Gbps CXP AOC等。

高速光互連技術(shù)的顯著優(yōu)勢和應用

數(shù)據(jù)中心/云計算系統(tǒng)在更高帶寬和更低功耗上的需求越來越迫切，AOC有源光纜是滿足此需求的最優(yōu)解決方案之一。AOC有源光纜與互聯(lián)銅纜相比擁有許多顯著的優(yōu)勢，比如在系統(tǒng)鏈路上的傳輸功率更低，重量僅為直連銅纜四分之一，體積略為銅纜的一半，并且在機房布線系統(tǒng)中具有更好的空氣流動散熱性，光纜的彎折半徑比銅纜做得更小，傳輸距離更遠(可以達到100～300米)，且產(chǎn)品傳輸性能的誤碼率也更優(yōu)，BER可以達到10^-15。與光收發(fā)模塊相比，AOC有源光纜由于存在不外露的光接口，不存在光接口清潔和被污染的問題，系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性大大提升，并且降低機房維護成本。

高速光互連產(chǎn)品40Gbps QSFP+ AOC 和120Gbps CXP AOC不再采納傳統(tǒng)可插拔收發(fā)器中TOSA/ROSA的結(jié)構(gòu)設(shè)計，而使用高度集成的陣列光引擎核心器件技術(shù)。

在PCBA上采用COB(Chip on Board)集成技術(shù)，實現(xiàn)一體化模式—封裝小、速率高、功耗低(QSFP+功耗低于1.5W，CXP功耗低于2.5W)。在發(fā)射端，陣列光學引擎同時處理多個高速電通道，將其轉(zhuǎn)換為多路光信號，再將這些光信號組合在一起，通過一條12芯(24芯)MPO高密度光纜將這些信息傳送到云計算系統(tǒng)或數(shù)據(jù)中心機房的下一個節(jié)點。在接收端，陣列光學引擎將MPO光纜內(nèi)的光信號轉(zhuǎn)換回電信號，將多路電信號傳送至設(shè)備上處理. 這些產(chǎn)品完全適用infiniband互聯(lián)應用場景，同時符合以太網(wǎng)IEEE 802.3ba。在數(shù)據(jù)中心和云計算系統(tǒng)領(lǐng)域，陣列光學引擎技術(shù)已經(jīng)廣泛應用于有源光纜產(chǎn)品—服務器和交換機之間互聯(lián)。但是光學引擎技術(shù)也面臨很大的挑戰(zhàn)，核心的激光器被少數(shù)國際大廠商壟斷，價格不菲，且激光器的驅(qū)動和限幅放大芯片之間焊接技術(shù)也影響著制成效率，制約著國內(nèi)廠商大幅推廣。基于這些原因，一體化集成的硅光子技術(shù)是未來光互連技術(shù)的發(fā)展趨勢—將整個光學引擎整合在硅晶平臺上，集成所有必要的功能，實現(xiàn)更低成本，更簡單的制成工藝，建立起更高密度的光傳輸系統(tǒng)。

同樣，高度集成的陣列光引擎會產(chǎn)生大量集中的熱量，因此良好的散熱能力是光器件廠商結(jié)構(gòu)設(shè)計的難點之一。根據(jù)熱力學理論，散熱效果主要取決于散熱介質(zhì)的熱傳導系數(shù)和與外殼的接觸面積，散熱通道距離以及材料熱阻。性能優(yōu)異的散熱設(shè)計應該滿足3個要求：散熱介質(zhì)的熱傳導系數(shù)高(例如熱傳導系數(shù)高的鎢銅，260W/mK)，散熱介質(zhì)最大橫截面與外殼的直接接觸、緊密結(jié)合，散熱通道做到最短垂直距離傳導熱能，可以使產(chǎn)品長期穩(wěn)定地工作在0～70度環(huán)境。易飛揚基于鎢銅熱沉工藝的散熱設(shè)計，將激光器芯片、驅(qū)動芯片、接收光電二極管芯片等核心芯片直接與外殼充分接觸，達到最佳的散熱效率。基于CAE軟件進行熱力模擬驗證，在以上3個方面達到理想效果。

隨著云計算和數(shù)據(jù)中心大幅度增長，并行光學模塊的多通道測試成本和效率面臨嚴峻的考驗。多通道并行傳輸測試平臺可以簡單的理解為4套(QSFP+產(chǎn)品)或者12套(CXP產(chǎn)品)獨立的10G測試系統(tǒng)的總和，意味著研發(fā)前期需要投入大量的資金，且提高了進入高速光互連市場的門檻。因而，具有高效、簡易、低成本等特點的高集成度的多通道測試平臺是衡量國內(nèi)外廠商是否能夠真正邁進光互連陣營的關(guān)鍵因素，整套集成系統(tǒng)會大幅度縮短產(chǎn)品測試周期，可以提升產(chǎn)品品質(zhì)，并且提高設(shè)備資源和空間的利用率。易飛揚自主研制了120G誤碼測試儀，與同類單通道國際知名品牌10G誤碼儀做GRR相關(guān)性和重復性的驗