Pengemasan chip-on-board (COB)

Chip-on-board adalah cara membangun front-end optik tanpa komponen yang dikemas secara terpisah: die telanjang laser dan fotodioda direkatkan dan disambung dengan wire bond langsung ke papan sirkuit cetak modul (atau carrier kecil), lalu ditutup oleh lens array yang menyalurkan cahaya langsung ke ferrule serat optik. Inilah alasan mengapa optik paralel jangkauan pendek dan kabel optik aktif bisa semurah dan sepadat itu — sekaligus alasan mengapa keduanya tidak dapat diperbaiki.

Kemasan klasik vs COB

	TO-can TOSA / ROSA	Chip-on-board
Laser / PD	die disegel dalam can logam hermetis dengan jendela dan lensa, satu per kanal	die telanjang pada PCB atau carrier keramik/silikon
Sambungan listrik	pin can → flex circuit → PCB	wire bond (emas) atau bump flip-chip langsung ke trace PCB
Kopling optik	lensa can → receptacle → konektor	lens array di atas die array → ferrule MT/MPO
Perlindungan	hermetis	encapsulant (glob-top, gel) atau tutup — non-hermetis
Kanal	1 per can; 4 can untuk modul 4-lane	4, 8, 12 lane dalam satu array
Perakitan	penyelarasan manual/semi-otomatis per can	pick-and-place, penyelarasan pasif, pengujian tingkat wafer
Biaya pada volume tinggi	lebih tinggi	lebih rendah
Perbaikan	ganti can	ganti seluruh papan / kabel

Di mana COB digunakan

Optik multimode paralel — 40G SR4, 100G SR4, 200G/400G SR8, 800G SR8: VCSEL array 4 atau 8 elemen dan PIN array yang sepadan, masing-masing di belakang lens array yang dicetak, digabungkan ke ferrule MPO-12 atau MPO-16.
Kabel optik aktif (AOC) — COB engine di setiap ujung dengan serat optik yang terpasang permanen; tanpa receptacle sama sekali, sehingga menghilangkan redaman penggandengan dan biaya.
On-board optics / COBO — optical engine dipasang pada papan host di dekat ASIC, bukan dalam cage yang dapat dicolok-lepas (pluggable).
Co-packaged optics (CPO) — gagasan yang sama dibawa ke batasnya: die optik dikemas pada substrat ASIC switch.
Beberapa desain single-mode juga memakai COB (die DFB/EML pemancar tepi pada carrier dengan planar lightwave circuit), tetapi kekhawatiran soal hermetisitas membuat sebagian besar optik single-mode tetap berada dalam can atau kemasan silicon-photonics.

VCSEL sangat cocok untuk COB: VCSEL memancarkan cahaya tegak lurus terhadap wafer, sehingga array dapat diuji sebelum dicing, dipasang menghadap ke atas pada papan, dan digabungkan dengan lensa sederhana — tanpa facet cleaving, tanpa penggandengan tepi (Jenis laser).

Bagaimana COB engine dibangun

Substrat — PCB modul itu sendiri, atau carrier (keramik, silikon, kaca) yang kemudian disolder ke PCB; trace kecepatan tinggi berjalan menuju IC driver dan TIA yang ditempatkan beberapa milimeter dari die optik.
Die attach — die VCSEL array, PIN array, driver, dan TIA dipasang dengan epoxy konduktif atau solder AuSn; fiducial penyelarasan ada pada substrat.
Wire bonding — kawat emas dari pad die ke pad substrat; panjang bond dijaga seminimal mungkin karena merupakan parasitic utama pada 25–100G.
Lens array — bagian kaca atau polimer yang dicetak dengan satu lensa per lane dan pin penyelarasan, ditempatkan oleh machine vision pada fiducial (penyelarasan pasif) atau secara aktif sambil memantau daya yang tergandeng.
Enkapsulasi — gel transparan atau glob-top di atas die dan bond, atau tutup; jalur optik tetap terbuka melalui lensa.
Ferrule — ferrule MT dengan pita serat optik dicolokkan ke pin pemandu lens array, menghadirkan antarmuka MPO pada faceplate modul (atau serat optik tetap pada AOC).
Pengujian — hanya setelah perakitan: eye diagram dan daya per lane. Lane yang gagal berarti engine dibuang atau diturunkan kelasnya.

Keunggulan

Biaya pada volume tinggi — tanpa can hermetis, satu langkah penyelarasan untuk delapan lane.
Kepadatan — delapan lane dalam footprint dua can; memungkinkan SR8 dan AOC.
Performa kecepatan tinggi — bond pendek, driver dan TIA di sebelah die, parasitic rendah.
Jalur termal — die duduk di atas tembaga papan, bukan di dalam can.
Otomatisasi — pick-and-place dan penyelarasan berbasis vision berskala hingga jutaan unit.

Kekurangan

Non-hermetis — kelembapan dan kontaminan mencapai die; VCSEL dan PIN cukup tahan terhadap ini, laser pemancar tepi kurang tahan. Kualitas encapsulant menentukan keandalan jangka panjang.
Tanpa perbaikan — satu VCSEL yang menurun dalam array 8-lane membuat seluruh modul atau kabel harus dipensiunkan; pada AOC ini berarti menarik ulang kabel (DAC vs AOC vs transceiver).
Risiko yield — penyelarasan dan bonding dilakukan sebelum engine dapat diuji secara penuh.
Hanya multimode dalam praktiknya — jangkauan dibatasi oleh kombinasi VCSEL/MMF.

COB dan diagnostik

Karena kedelapan laser berbagi satu papan dan satu lingkungan termal yang sama, mereka menua bersama — tetapi tidak identik. Kegagalan klasik COB adalah satu lane pada array SR4/SR8 kehilangan daya sementara yang lain baik-baik saja, tersembunyi di balik LACP atau status “OK” di level modul. Bias Tx dan daya Rx per lane adalah satu-satunya peringatan dini (Diagnostik per-lane, Kegagalan). Modul COB membawa memori SFF-8636 atau CMIS standar pada papan yang sama; identitasnya dikodekan seperti modul lainnya.

Di CodingBox

CodingBox membaca modul berbasis COB dan ujung AOC seperti QSFP/QSFP-DD lainnya: DDM per lane pada layar DDM menunjukkan lane mana yang sedang melemah, dan EEPROM editor mengodekan identitas yang diharapkan host — satu-satunya hal pada modul COB yang dapat diubah setelah keluar dari pabrik.

COB dibandingkan TO-can dan kemasan box, dengan toleransi penyelarasan dan keandalan: Kemasan optik; COB engine sebagai ujung AOC: Bagian dalam kabel; langkah pabrik yang dihilangkan COB: Manufaktur & pengujian.

Jika Anda menemukan ketidakakuratan atau kesalahan dalam artikel ini, pilih bagian teks yang bersangkutan lalu tekan Ctrl+Enter untuk .