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随着5G网络商用,光模块设计及适配解决方案将成为业内关注的焦点,特别是5G网络、数据中心所采用的最新技术和发展状况,以及工程师该如何设计一款好的光模块适配组合方案等方面。那么对于通信传输光模块,面临的挑战及解决方案有那些呢?

5G万物互联对模块的要求

在5G方面,由于其要求万物互联,因此对5G前传的要求是比较新、比较苛刻的。5G前传要求传输速度要快、时延要少。例如,在家就可以试衣服的VR,不会希望试了一半就卡住了,在操作过程中,每一个时间点都应该是实时的,根本感觉不到有时延,在1ms以内。车互联,也肯定要实时更新,不然车雷达就不灵了,撞车或者走错路了。这些都是要实时连上的,让使用者感觉不到有时差。在传输技术方面,大家用PAM4。在5G里面,因为基站挂在户外,热晒雨淋,对温度的要求比较高,即有过温的要求。MACOM光波事业部高级总监兼亚洲首席科学家莫今瑜博士认为“-40~85℃是壳子温度,这就要求激光器等芯片都能在这么宽的温度范围内工作。这是个新技术、新要求。有些厂家,包括MACOM在内,都是往这块去做芯片推向市场。”

业内最新展示的5G光模块技术

自从5G商用标准被确定以来,整个行业都在探讨PAM4是下一代引领光通信行业(包括5G和数据中心)的技术。如在18年的光博会上,射频半导体MACOM展示了多款PAM4的方案,其中包括一个live demo,200G PAM4的一整套配套方案。除了PAM4之外,另外还有像接入网、骨干网和城域网等前沿芯片等这些。

因为有些高端光模块的设计不是那么简单,所以像MACOM等这些半导体供应商会做这些光模块的参考设计给客户参考,给客户一个直观的理解,帮助客户去更好地使用这些芯片。当然,客户也在此参考设计的基础上进行改进,从而可以实现差异化。

目前光模块设计的挑战有哪些?

工程师目前在设计光模块时都有哪些挑战呢?如对于400G,现在大家在用的都是8通道的集成。大家会认为8通道的产品很难做,良率可能比较低,就可能想要4通道或2通道的集成。这就要求芯片方案的研发跟得很紧,甚至走在别人的前面。但是芯片的研发难度很高。全新的芯片很少一版就能搞定。若是小问题可能很快就能解决,但若是大问题,则反应时间就可能会比较长。所以做芯片要有一定时间。所以有时候客户就会着急,或者拿到第一版芯片,会有“怎么会有这么多问题”的疑问。

正在被研究的新技术有哪些?

以射频半导体MACOM为例,据悉有一些新的产品正在规划中,比如电芯片,现在已经到了56GHz,能够满足了单波100G的要求。包括接收机、激光器也在往这个方向走。现在单波100G这类技术,芯片相对都成熟了,可以开始上量。据MACOM莫今瑜博士透露,目前其有好多新的技术方案在研究中,如硅工艺,现在基本用的都是16nm。功耗可能稍微高一点,而他们有一些项目在用7nm了,另外,其也在做一些更高功率的激光器。

PAM4方案因应用领域和传输距离而不同

目前,5G和数据中心的发展趋势很好。数据中心现已过渡到下一代400G的光模块,而对于5G市场(包括数据中心),大家则普遍认可PAM4技术,原因是它能在现有的芯片基础上,让传输带宽翻一番。而且,它的成本较NRZ的垂直整合提升也要更加便宜。因此PAM4用于5G和数据中心,是接下来的趋势。

PAM4技术现有很多不同方案可以提供。传输距离取决于激光器、接收机以及CDR的能力。传输距离越远,信号损耗越大,所以需要做波形整形,需要强一点的接收机,比如APD,或者更远一点的,可能就需要用DSP去做纠错处理。

楼主可见