Chip-on-board (COB) প্যাকেজিং

চিপ-অন-বোর্ড হলো অপটিক্যাল ফ্রন্ট এন্ড তৈরির এমন একটি পদ্ধতি, যেখানে আলাদাভাবে প্যাকেজ করা যন্ত্রাংশ লাগে না: খোলা লেজার ও ফটোডায়োড ডাই মডিউলের প্রিন্টেড সার্কিট বোর্ডে (বা ছোট ক্যারিয়ারে) সরাসরি আঠা দিয়ে বসানো ও ওয়্যার-বন্ড করা হয়, তারপর ডাইয়ের ওপর এমন একটি লেন্স অ্যারে বসানো হয়, যা সেগুলোকে সরাসরি ফাইবার ফেরুলের সঙ্গে কাপল করে। প্যারালাল স্বল্প পাল্লার অপটিক্স ও অ্যাক্টিভ অপটিক্যাল ক্যাবল যে এত সস্তা ও ঘন, তার কারণ এই পদ্ধতিই; আবার এর জন্যই সেগুলো মেরামত করা যায় না।

প্রচলিত প্যাকেজিং বনাম COB

COB কোথায় ব্যবহৃত হয়

• প্যারালাল মাল্টিমোড অপটিক্স (40G SR4, 100G SR4, 200G/400G SR8, 800G SR8): 4 বা 8 এলিমেন্টের VCSEL অ্যারে এবং তার সঙ্গে মেলানো PIN অ্যারে, প্রতিটির সামনে ঢালাই করা লেন্স অ্যারে; পুরোটা MPO-12 বা MPO-16 ফেরুলের সঙ্গে কাপল করা।
• অ্যাক্টিভ অপটিক্যাল ক্যাবল (AOC): দুই প্রান্তেই একটি করে COB ইঞ্জিন, ফাইবার স্থায়ীভাবে জোড়া; কোনো রিসেপ্ট্যাকলই থাকে না, তাই কাপলিং লস ও খরচ দুটোই বাদ যায়।
• অন-বোর্ড অপটিক্স / COBO: প্লাগযোগ্য কেজের বদলে ASIC-এর কাছে হোস্ট বোর্ডে বসানো অপটিক্যাল ইঞ্জিন।
• কো-প্যাকেজড অপটিক্স (CPO): একই ধারণা চরম পর্যায়ে নেওয়া, অর্থাৎ সুইচ ASIC-এর সাবস্ট্রেটেই প্যাকেজ করা অপটিক্যাল ডাই।
• কিছু সিঙ্গেল-মোড ডিজাইনেও COB ব্যবহার হয় (প্ল্যানার লাইটওয়েভ সার্কিটসহ ক্যারিয়ারে এজ-এমিটিং DFB/EML ডাই), তবে হারমেটিক সুরক্ষার প্রশ্নে বেশির ভাগ সিঙ্গেল-মোড অপটিক্স ক্যানে বা সিলিকন-ফোটনিক্স প্যাকেজে থাকে।

COB-এর সঙ্গে VCSEL বিশেষভাবে মানানসই: এটি ওয়েফারের সঙ্গে লম্বভাবে আলো ছাড়ে, তাই ডাইসিংয়ের আগেই অ্যারে টেস্ট করা যায়, বোর্ডে মুখ ওপরে রেখে বসানো যায় এবং সাধারণ লেন্সেই কাপল করা যায়; ফ্যাসেট ক্লিভিং বা এজ কাপলিং লাগে না (লেজারের ধরন)।

COB ইঞ্জিন যেভাবে তৈরি হয়

1. সাবস্ট্রেট: মডিউলের PCB নিজেই, অথবা এমন একটি ক্যারিয়ার (সিরামিক, সিলিকন, কাচ) যা পরে PCB-তে সোল্ডার করা হয়; হাই-স্পিড ট্রেস যায় লেজার ড্রাইভার ও TIA IC পর্যন্ত, যেগুলো অপটিক্যাল ডাই থেকে কয়েক মিলিমিটার দূরে বসানো।
2. ডাই অ্যাটাচ: VCSEL অ্যারে, PIN অ্যারে, ড্রাইভার ও TIA ডাই পরিবাহী ইপক্সি বা AuSn সোল্ডারে আটকানো হয়; সাবস্ট্রেটে অ্যালাইনমেন্ট ফিডিউশিয়াল থাকে।
3. ওয়্যার বন্ডিং: ডাইয়ের প্যাড থেকে সাবস্ট্রেটের প্যাডে সোনার তার টানা হয়; 25–100G গতিতে বন্ডের দৈর্ঘ্যই প্রধান প্যারাসিটিক উৎস, তাই তা যতটা সম্ভব ছোট রাখা হয়।
4. লেন্স অ্যারে: প্রতি লেনের জন্য একটি লেন্স ও অ্যালাইনমেন্ট পিনসহ ঢালাই করা কাচ বা পলিমারের অংশ; মেশিন ভিশনের সাহায্যে ফিডিউশিয়াল মিলিয়ে বসানো হয় (প্যাসিভ অ্যালাইনমেন্ট), অথবা কাপল হওয়া পাওয়ার মনিটর করতে করতে সক্রিয়ভাবে বসানো হয়।
5. এনক্যাপসুলেশন: ডাই ও বন্ডের ওপর স্বচ্ছ জেল বা গ্লব-টপ, অথবা একটি ঢাকনা; অপটিক্যাল পথ লেন্সের মধ্য দিয়ে খোলা থাকে।
6. ফেরুল: ফাইবার রিবনসহ একটি MT ফেরুল লেন্স অ্যারের গাইড পিনে লাগানো হয়; মডিউলের ফেসপ্লেটে তাতে MPO ইন্টারফেস দেখা যায় (AOC-এর ক্ষেত্রে স্থায়ীভাবে জোড়া ফাইবার)।
7. টেস্ট: অ্যাসেম্বলির পরেই কেবল সম্ভব; প্রতি লেনের আই ডায়াগ্রাম ও পাওয়ার মাপা হয়। একটি লেন ব্যর্থ হলে ইঞ্জিনটি বাতিল হয় অথবা নিম্ন গ্রেডের বিনে চলে যায়।

সুবিধা

• বড় পরিমাণে উৎপাদনে খরচ: হারমেটিক ক্যান লাগে না, আট লেনের জন্য অ্যালাইনমেন্টের ধাপ একটিই।
• ঘনত্ব: দুটি ক্যানের জায়গায় আট লেন; এর ফলেই SR8 ও AOC সম্ভব হয়।
• উচ্চ গতিতে কার্যক্ষমতা: ছোট বন্ড, ডাইয়ের পাশেই ড্রাইভার ও TIA, কম প্যারাসিটিক প্রভাব।
• তাপ সরানোর পথ: ডাই ক্যানের ভেতরে না থেকে বোর্ডের তামার ওপর বসে।
• অটোমেশন: পিক-অ্যান্ড-প্লেস ও ভিশন অ্যালাইনমেন্ট কয়েক মিলিয়ন ইউনিট পর্যন্ত উৎপাদন বাড়াতে দেয়।

অসুবিধা

• নন-হারমেটিক: আর্দ্রতা ও দূষক ডাই পর্যন্ত পৌঁছায়; VCSEL ও PIN এটি ভালোভাবে সহ্য করে, এজ-এমিটিং লেজার কম। দীর্ঘমেয়াদি নির্ভরযোগ্যতা নির্ভর করে এনক্যাপসুল্যান্টের মানের ওপর।
• মেরামত সম্ভব নয়: 8-লেনের অ্যারেতে একটি VCSEL-এর মান খারাপ হলেই পুরো মডিউল বা ক্যাবল বাতিল হয়ে যায়; AOC-এর ক্ষেত্রে তার মানে ক্যাবলটি নতুন করে টানতে হয় (DAC বনাম AOC বনাম ট্রান্সিভার)।
• ইল্ডের ঝুঁকি: অ্যালাইনমেন্ট ও বন্ডিং হয়ে যায় ইঞ্জিনটি পুরোপুরি টেস্ট করার আগেই।
• বাস্তবে শুধু মাল্টিমোড: পাল্লা VCSEL/MMF সংমিশ্রণেই সীমাবদ্ধ।

COB ও ডায়াগনস্টিকস

আটটি লেজার একই বোর্ডে ও একই তাপীয় পরিবেশে থাকে বলে সেগুলো একসঙ্গে ক্ষয় হয়, তবে একই হারে নয়। COB-এর সবচেয়ে চেনা ত্রুটি হলো SR4/SR8 অ্যারের একটি লেন পাওয়ার হারানো, যখন বাকিগুলো ঠিক থাকে; LACP বা মডিউল-স্তরের “ঠিক আছে” অবস্থা এটি আড়াল করে রাখে। আগাম সতর্কতার একমাত্র উপায় প্রতি লেনের Tx বায়াস ও Rx পাওয়ার (প্রতি লেনের ডায়াগনস্টিকস, বিকল হওয়া)। COB মডিউলের একই বোর্ডে স্ট্যান্ডার্ড SFF-8636 বা CMIS মেমোরি থাকে; শনাক্তকরণ তথ্য অন্য যেকোনো মডিউলের মতোই কোড করা হয়।

CodingBox-এ

CodingBox COB-ভিত্তিক মডিউল ও AOC-এর প্রান্ত অন্য যেকোনো QSFP/QSFP-DD-এর মতোই পড়ে: DDM স্ক্রিনে প্রতি লেনের DDM দেখায় কোন লেনটি নষ্ট হয়ে আসছে, আর EEPROM editor হোস্টের প্রত্যাশিত শনাক্তকরণ তথ্য কোড করে; COB মডিউলের এটিই একমাত্র জিনিস, যা কারখানা ছাড়ার পরেও বদলানো যায়।

TO-ক্যান ও বক্স প্যাকেজের সঙ্গে COB-এর তুলনা, অ্যালাইনমেন্টের সহনসীমা ও নির্ভরযোগ্যতাসহ: অপটিক্যাল প্যাকেজিং; AOC-এর প্রান্ত হিসেবে COB ইঞ্জিন: ক্যাবলের ভেতরের গঠন; COB যে কারখানার ধাপগুলো বাদ দেয়: উৎপাদন ও টেস্টিং।