硅光那些事儿：Kaiam的100Gbps硅光CWDM4

  作者：Dr Alpha，文章来源：硅光那些事儿

  最近和朋友聊天说到800G器件封装解决方案的话题时，大家不约而同想到了Kaiam。

  作为曾经占据市场大份额辉煌业绩的公司，它从巅峰迈入低谷走向破产竟只有短短一年时间，实在令人感慨万千。 昔日荣耀不复存在，让笔者万分唏嘘于Kaiam的技术平台本可以在200G/400G/800G可插拔光模块市场大放异彩，却因为一个决策失误止步于100G CWDM4。 Kaiam的100G CWDM4有两大特点：MEMS技术和PLC技术

  下图中部那颗黑色的，横跨整个模块的芯片便是PLC芯片，Mux和Demux单片集成，

  不得不说：家里有Foundry，芯片、面积都不是事儿，梦想有多大舞台就有多大，至于成本，不再考虑的，轻松降稳!

  ROSA方案

  Kaiam的100Gbps CWDM4光模块ROSA端，采用硅基AWG芯片，分离四个波长信号光，

  PD为面接收型的III-VI族PIN，并利用陶瓷基板实现90°竖立收光。 电芯片是两颗：TIA和CDR芯片，其中CDR是MACOM的M37046G。

  四颗分立的PD芯片，贴在一块陶瓷基板上，并在陶瓷基板上实现90°偏转竖立。 其优点在于：PLC芯片的四路信号光可以直接耦合进入PD，而不需要额外透镜做耦合，

  工艺简单，能够节省成本。 其缺点在于：90°走线的陶瓷基板在当时，国内厂商还做不了，只有日本的一些商家能做好，

  成本较高，迭代周期很长，不能很好地配合市场降成本。 在笔者看来，这个方案还是不及45° Rx AWG芯片与PD直接耦合。 TOSA方案

  Kaiam的100Gbps CWDM4光模块TOSA端，采用的是四颗DML芯片，每一路用单透镜耦合，

  经过隔离器后进入PLC芯片，公共端耦合一个FA实现输出。 每一颗COC(Chip On Carrier)基板上贴装了两颗DML芯片，总共有两颗COC基板。 电芯片为MAXIM的MAX24025IMP，单片集成了Driver和CDR。

  TOSA端的耦合装置采用了MEMS技术。

  MEMS技术制作的MESM基板上，有两颗COC基板，四颗透镜，四颗隔离器。 透镜贴在一个可以自由活动的臂上，通过调节这个臂，便可以实现DML到PLC芯片的耦合，

  一旦耦合好，便用MEMS基板上的电阻加热锡球，用锡来固定臂。

  这种耦合技术有多个好处： 1、物料少成本低

  相比传统的多块陶瓷基板组合方案，只使用了一块MEMS基板，物料更少，管理更方便;

  MEMS技术平台一次性做出的基板，一致性/可靠性/成本都有优势;

  由于不需要直接夹持透镜，因此透镜也可以做的很小，目测这款透镜的成本应该远远小于1美金。

  2、工艺简单可靠

  整个耦合流程，仅仅在透镜粘接处用了胶水，且这一处的胶水厚度无需控制，可以尽可能做的薄，可靠性更高。

  而固定臂的材料是锡，稳定性非常高，抗水性强不怕腐蚀;

  3、拓展能力强

  在更高速率的应用中，只需要更换激光器芯片便可以了，工艺流程/产线设备/员工技能，均能够平滑过渡;

  甚至在8通道应用中，该耦合平台也有很大拓展空间。 但是，这种耦合技术也有个问题：谐振! 贴有透镜的臂在7~9KHz振动频率激励下，会发生谐振，导致光功率跳动，可能出现误码。 万物皆有谐振频率，这个问题其实也并不难解决： 1、明确客户使用环境

  数据中心的震动不会太大，灰度测试中完全可以积累数据评估影响;

  2、远离震源频率点

  震动主要来源于风扇，可以通过更改工艺和设计，将臂的谐振频率调远离风扇等的震动频率，避免谐振。