嵌入式光模块——不是原来的收发器了

6/5/2012,光模块应用于复杂的系统中，替代应用了10多年的SNAP12发射器/接收器。这使收发器和半导体制造商的热情大增。安华高的microPOD在展会上频频亮相，并用于IBM的Blue Waters HPC中。这引起了收发器厂商和系统设计师的高度关注。当大半导体ASICs的速度增加到25GHz，电信号穿过传统FR4 PC Board, 到达其他器件的距离缩短到6英寸。2012年5月，光网络互连论坛（OIF）设立了数个工作小组，来定义ASIC 如何与下一代56 Gbps速率光接口相接。在PCB上传输距离在10mm到50mm之间。

　　前面板把服务器、交换机、路由器和铜线连接起来，就像声速有极限一样，它的瓶颈是10Gbps。这时光缆传输距离缩短，成本增加。没有什么能比发生在Ethernet, 无所不在1GbE和超五类双绞线电缆中的事情更能说明这个情形了。从1GBASE-T 过渡到10GBASE-T ，风投投入6亿美元，10多个创业企业卷入这场鏖战，8年之后，仍是唱着这样的高调：“等到我们2014年 研发出28-nm CMOS，那就棒了！”一个 1G Ethernet NIC 市价是30 美元，而一个10GBase-T board大约是500美元。相似的情形，直连电缆生产商发现每每速率增加，传输距离缩短。10G可传输7米，14G(FDR)就缩短到3米了。到了25G，就需要在每个电缆末端安装有源信号状况芯片，来达到3-5米的传输距离。

　　10Gbps是过去前面板（front panel）的极限，而25Gbp则代表PCB上的系统里面的极限。25G信号传输6英寸，就开始大大衰减，需要越来越多的补偿电子芯片来保存、重建和重新传送这些信号。需要重定时器、时钟/数据恢复(CDR)、预加重、甚至DSP来使电信号以合适的距离通过电路板。PCB设计还改变并且需要先进的材料，如Megtron。它的成本通常高于传统FR4玻璃纤维200%到500%倍。高速电路板变得更像模拟射频电路，而不是像传统的数字电子电路。其复杂程度以指数倍上升。在25G 所需要的设计技能处于模拟设计领域的“黑色艺术”地带：工程师和CAE/CAD工具的数据都寥寥无几。当然，设计可以用复杂的电子电路来实现。问题是以多少个配件，花多少成本和有多大的功率消耗？人人都会在思索: “下一步40G-56G将会怎样？ 在40G-56G 会使用VCSELs吗？抑或是这个行业会转向硅光子技术和WDM技术？”同时光子技术在迅速降价，他们各得其所。

　　现在这个行业处于转折点。EOM，始于20世纪90年代，以做SNAP12 和POP4 发射器和接收器起家。他们注定在高速电子系统成为设计者中的生力军。最近的展会和论坛表明

　　展出的服务器刀片说明光互连（而不是铜线）几乎出现在每个接口。安华高microPODs成为焦点。引起竞争对手和系统结构设计者的瞩目。

　　嵌入式光模块可以把光收发器安置在强大的、速度高达25GHz的CMOS 芯片旁边，它们位于大电路板的中央。通过几个毫米的距离，高速信号可以移动到光领域，这时传输距离很轻易地达到20-30米，没有电磁影响、信号耗损，延迟更低。高速系统设计总是使器件更紧凑，这样就聚集热量，一旦到了光领域，这些器件可以定位，几乎像邮编一样定位！这使高速系统设计发生了翻天覆地的变化。设计工程师们努力钻研，使用EOM来解决复杂的设计问题。这给收发器生产商展现了一个崭新的市场，开辟了长期的增长空间。

　　然而，移到系统地盘内部与在前面板外面不是相同的技术和经营环境。就像传统的可插收发器的情形那样。市场瞬息万变，产品要求也变化迥异，从散热、封装、连接器到苛刻的供应商和产品资格周期，有可能需要一年完成！EOM更像关键设计中的核心芯片器件，而不是很容易交换、可插可拔的收发器。

　　更麻烦的是，没有产业标准，没有MSA，没有IEEE委员会，没有标准封装，没有标准连接器、线率和配置….实际上是没有任何定义和标准化！虽然，技术革新很振奋人心，但是这使经理人和设计师们要做出复杂的经营决策。现在市面上互相竞争的产品很少。然而，LightCounting发现很多原型机和展会展示品，供应商在测试客户需求。这个领域将选择最好的技术解决方案，收发器厂家羁绊于传统的MSA限制，但是在这里，这种限制很少。

　我们看到HPC 领域会继续大有前途，并一直延伸到大的，100G-400G 交换机和路由器，因为很多公开的问题都理清了，价格讲下来了。我们预测这种技术会一直被沿用到数据中心的服务器主机板，最终会到底高速视频系统、HDTV、PCs、平板电脑、智能手机。然而道路不是平坦的。对光器件供应商来说充满荆棘（限制？）--而且CMOS电子不会轻易罢休！

　　商业市场将会从2012年的4万个、300万美元增长到2017年前的68.5万个、3900万美元。起先，相当大部分的生意机会是量身定做的EOMs,然后发展到传统的多产品供应商以及符合行业标准的收发器生产商。定制设计的EOMs用于HPCs和核心交换机和路由器。关于它的预测是2012年1100万美元，2014-2015年达到高峰值2900万美元，然后回落，因为，这时会采用硅光子技术和嵌入式光模块技术。25G/28G EOMs将是赚大钱的产品，而且会在市场上行销一个时期，因为大多数数据中心协议集中在25G这块。CMOS补偿电子将会赢得25G以下的设计。

　　EOM 报告详细阐述了市场机遇、时机、市场动态和行业挑战。解析了5个 应用以及它们对应的产品要求。市场发展轨迹是以HPC开始，然后转向数据中心交换机、服务器、存储基础设施，一直到HDTV、平板电脑和智能手机用的商业视频和消费类电子产品。我们详细列举了EOM应用：从中板到夹层板。夹层板与大芯片、芯片上的EOM、玻璃和聚合物光学底板并行。未来5年预测报告收录了出货量、平均销售价格、销售额。分析了随着时间推移，应用机遇、速率、期望产品要求等的变化以及协议路线图和其他关键时机的产品应用等。EOM产品和公司也收录在内。

    来源：Lightcounting