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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(jī)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(yuǎn)，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(fù)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(jī)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(jī)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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