チップオンボード（COB）パッケージング

チップオンボードは、個別にパッケージされた部品を使わずに光フロントエンドを構築する方式です。レーザーとフォトダイオードの裸ダイは、モジュールのボード（または小型のキャリア）に直接接着してワイヤーボンディングされ、光ファイバーフェルールに直結するレンズアレイで覆われます。これが、パラレル短距離光学系とアクティブ光ケーブルがこれほど安価かつ高密度である理由であり、同時に修理できない理由でもあります。

従来型パッケージングと COB

	TO-can TOSA / ROSA	チップオンボード
レーザー / PD	窓とレンズを備えた気密金属缶に封止されたダイ。チャネルごとに1個	ボードまたはセラミック／シリコンキャリア上の裸ダイ
電気接続	缶のピン → フレックス回路 → ボード	ワイヤーボンド（金線）またはフリップチップバンプでボードの配線に直接接続
光結合	缶のレンズ → レセプタクル → コネクター	ダイ配列の上のレンズアレイ → MT/MPO フェルール
保護	気密	封止材（グロブトップ、ゲル）またはリッド — 非気密
チャネル数	缶ごとに1；4レーンモジュールには缶4個	1つの配列で4、8、12レーン
組み立て	缶ごとの手動／半自動アライメント	ピックアンドプレース、パッシブアライメント、ウェハーレベル試験
量産時のコスト	高い	低い
修理	缶を交換	ボードまたはケーブル全体を交換

COB の用途

パラレルマルチモード光学系 — 40G SR4、100G SR4、200G/400G SR8、800G SR8：4素子または8素子のVCSEL アレイと、それに対応するPIN アレイを、それぞれ成形レンズアレイの背後に配置し、MPO-12 または MPO-16 フェルールに結合します。
アクティブ光ケーブル（AOC） — 両端に COB エンジンを備え、光ファイバーが恒久的に接続されています。レセプタクルが一切ないため、結合損失とコストがなくなります。
オンボード光学系／COBO — 光エンジンをプラガブルケージではなく、ASIC 近くのホストボードに搭載します。
共パッケージ光学（CPO） — 同じ発想を極限まで推し進めたもので、光学ダイをスイッチ ASIC の基板上にパッケージングします。
一部のシングルモード設計も COB を採用します（平面光導波路回路を備えたキャリア上に端面発光 DFB/EML ダイを搭載）が、気密性への懸念から、ほとんどのシングルモード光学系は缶入りのままか、シリコンフォトニクスパッケージに収められています。

VCSEL は COB に特に適しています。ウエハーに対して垂直に発光するため、ダイシング前にアレイを試験でき、ボードに表向きに配置して簡単なレンズで結合できます — 端面のへき開も端面結合も不要です（レーザーの種類）。

COB エンジンの製造工程

基板 — モジュールのボードそのもの、またはのちにボードにはんだ付けされるキャリア（セラミック、シリコン、ガラス）。高速配線は、光学ダイからわずか数ミリの位置に置かれたドライバーと TIA の IC まで伸びています。
ダイアタッチ — VCSEL アレイ、PIN アレイ、ドライバーと TIA のダイを導電性エポキシまたは AuSn はんだで固定します。基板上にはアライメント用フィデューシャルマークがあります。
ワイヤーボンディング — ダイパッドから基板パッドへ金線を接続します。25–100G では主要な寄生成分となるため、ボンド長は最小限に抑えられます。
レンズアレイ — レーンごとに1個のレンズとアライメントピンを備えた、成形ガラスまたはポリマー製の部品です。マシンビジョンによってフィデューシャルマークに合わせて配置される（パッシブアライメント）か、結合パワーを監視しながら能動的に配置されます。
封止 — ダイとボンドの上に透明なゲルまたはグロブトップを施すか、リッドを取り付けます。光路はレンズを通して開いたままです。
フェルール — 光ファイバーリボンを備えた MT フェルールがレンズアレイのガイドピンに差し込まれ、モジュールのフェースプレートに MPO インターフェースを提供します（または AOC の場合は固定光ファイバー）。
試験 — 組み立て後にのみ実施：レーンごとのアイダイアグラムとパワー。不合格のレーンがあれば、エンジンは廃棄されるか格下げされます。

利点

量産時のコスト — 気密缶が不要で、8レーン分のアライメントが1回で済みます。
密度 — 缶2個分の設置面積に8レーン。SR8 と AOC を可能にします。
高速性能 — 短いボンド長、ダイのすぐ隣にあるドライバーと TIA、低い寄生成分。
放熱経路 — ダイは缶の中ではなく、ボードの銅箔の上にあります。
自動化 — ピックアンドプレースとビジョンアライメントは、数百万個規模まで拡張できます。

欠点

非気密 — 水分や汚染物質がダイに達します。VCSEL と PIN はこれに十分耐えますが、端面発光レーザーはそれほどでもありません。長期的な信頼性は封止材の品質で決まります。
修理不可 — 8レーン配列内の VCSEL が1個劣化しただけで、モジュールまたはケーブル全体が使えなくなります。AOC の場合はケーブルの引き直しを意味します（DAC と AOC とトランシーバー）。
歩留まりリスク — アライメントとボンディングは、エンジンを完全に試験できる前の段階で行われます。
実質的にマルチモード限定 — 伝送距離は VCSEL と MMF の組み合わせによって制限されます。

COB と診断

8個のレーザーは1枚のボードと1つの熱環境を共有するため、劣化も足並みをそろえて進みますが、まったく同じではありません。COB の典型的な故障は、SR4/SR8 配列の1レーンだけがパワーを失い、他のレーンは正常なまま、LACP やモジュール単位の「OK」表示によって隠れてしまうというものです。レーンごとのTx バイアスとRx パワーだけが、唯一の早期警告です（レーンごとの診断、故障）。COB モジュールは、同じボード上に標準の SFF-8636 または CMIS メモリを搭載しており、その識別情報は他のモジュールと同様にコーディングされています。

CodingBox では

CodingBox は、COB ベースのモジュールや AOC の両端を、他の QSFP/QSFP-DD と同じように読み取ります。DDM 画面のレーンごとの DDM は、劣化しつつあるレーンを示し、EEPROM editor はホストが期待する識別情報をコーディングします — これが、COB モジュールについて工場出荷後に変更できる唯一の要素です。

COB と TO-can・ボックス型パッケージとの比較、アライメント公差と信頼性について：光パッケージング。AOC の両端としての COB エンジンについて：ケーブル内部。COB が省く工場工程について：製造と試験。

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