板上芯片封装（COB）

板上芯片封装是一种构建光前端的方式，不使用单独封装的器件：裸露的激光器和光电二极管 裸片直接粘接并引线键合到模块的印制电路板（或一个小型载体）上，再覆盖一个透镜阵列，将其直接耦合到光纤插芯。并行短距光模块和有源光缆能做到如此低价、如此高密度，靠的就是这种工艺，而它们无法维修的原因也在于此。

传统封装与 COB 对比

COB 的应用场景

• 并行多模光学器件：40G SR4、100G SR4、200G/400G SR8、800G SR8 等模块采用 4 或 8 通道的 VCSEL 阵列和对应的PIN 阵列，每个阵列后方是一个模压透镜阵列，耦合到 MPO-12 或 MPO-16 插芯。
• 有源光缆（AOC）：两端各集成一个 COB 引擎，光纤永久固定连接，完全没有光接口，因此消除了耦合损耗和相应的成本。
• 板载光引擎/COBO：光引擎安装在主机板卡上靠近 ASIC 的位置，而不是插在笼子里的可插拔模块中。
• 共封装光学（CPO）：同一思路发展到极致，光学裸片直接封装在交换机 ASIC 基板上。
• 部分单模方案也采用 COB 工艺（边发射 DFB/EML 裸片安装在带平面光波导电路的载体上），但出于气密性方面的顾虑，大多数单模光模块仍采用金属管壳封装或硅光子封装。

VCSEL 特别适合 COB 工艺：它们发光方向垂直于晶圆表面，因此阵列可以在切割前先行测试，正面朝上贴装在板卡上，用简单的透镜完成耦合，不需要劈裂端面，也不需要边发射耦合（激光器类型）。

COB 引擎的制造过程

1. 基板：模块 PCB 本身，或者一个稍后焊接到 PCB 上的载体（陶瓷、硅、玻璃）；高速走线连接到驱动器和 TIA 芯片，二者布置在距光学裸片几毫米的位置。
2. 贴片：VCSEL 阵列、PIN 阵列、驱动器和 TIA 裸片用导电胶或 AuSn 焊料固定；基板上设有对准基准点。
3. 引线键合：金线从裸片焊盘连接到基板焊盘；键合线长度尽量缩短，因为它是 25–100G 速率下的主要寄生因素。
4. 透镜阵列：一个模压玻璃或聚合物部件，每通道一个透镜并带对准销，通过机器视觉对准基准点放置（无源对准），或在监测耦合功率的同时主动对准。
5. 封装：在裸片和键合线上覆盖透明凝胶或点胶，或加盖板；光路通过透镜保持畅通。
6. 插芯：带光纤带的 MT 插芯插入透镜阵列的导向销，在模块面板上形成 MPO 接口（AOC 则是固定光纤）。
7. 测试：只有组装完成后才能测试：逐通道检查眼图和功率。任何一路通道失败，整个引擎就要报废或降级。

优势

• 量产成本：无需气密管壳，八通道只需一次对准。
• 密度：两个管壳的体积内可容纳八通道，支持 SR8 和 AOC。
• 高速性能：键合线短，驱动器和 TIA 紧邻裸片，寄生参数低。
• 散热路径：裸片直接贴在板卡铜层上，而不是封闭在管壳内。
• 自动化：贴装和视觉对准工艺可扩展到百万级产量。

缺点

• 非气密：湿气和污染物能够接触到裸片；VCSEL 和 PIN 对此耐受性较好，边发射激光器则较差。灌封胶的质量决定长期可靠性。
• 无法维修：8 通道阵列中只要有一路 VCSEL 性能下降，整个模块或光缆就报废；对于 AOC 来说，这意味着要重新布放整根缆线（DAC、AOC 与光模块的比较）。
• 良率风险：对准和键合都在引擎能够完整测试之前完成。
• 实际上仅限多模：传输距离受 VCSEL/MMF 组合的限制。

COB 与诊断

八个激光器共用同一块板卡和同一个热环境，会一起老化——但老化速度并不相同。COB 最典型的故障是 SR4/SR8 阵列中某一路通道功率下降，而其余通道正常，这种情况会被 LACP 或模块级的"OK"状态掩盖。逐通道的Tx 偏置电流和Rx 接收功率是唯一的早期预警信号（逐通道诊断、故障）。 COB 模块在同一块板卡上仍然带有标准的 SFF-8636 或 CMIS 存储器；其身份信息的编码方式与其他模块相同。

在 CodingBox 中

CodingBox 读取基于 COB 的模块和 AOC 两端的方式与任何 QSFP/QSFP-DD 相同： DDM 界面上的逐通道诊断数据会显示哪一路正在衰退，而 EEPROM editor 用于写入主机期望的身份信息——这是 COB 模块出厂之后仍可以更改的唯一之处。

COB 与 TO-can 及盒式封装的对比，涉及对准公差和可靠性：光学封装；作为 AOC 两端的 COB 引擎：光缆内部结构；COB 省去的工厂制造步骤：生产与测试。