การผลิตและการทดสอบโมดูล
ดาต้าชีตของทรานซีฟเวอร์รับประกันอายุการใช้งานยี่สิบปีที่ 70 °C ความยาวคลื่นที่คลาดเคลื่อนไม่เกินหนึ่งนาโนเมตร และ Tx ใน DDM ที่คลาดเคลื่อนจากค่าจริงไม่เกิน 2 dB จะเป็นไปตามนั้นได้หรือไม่ขึ้นอยู่กับกระบวนการในโรงงานที่ผู้ซื้อไม่เคยเห็น ได้แก่ การคัดกรองชิป การจัดแนวระดับต่ำกว่าไมครอน การสอบเทียบบนสถานีทดสอบ การเบิร์นอิน และขั้นตอนเขียนโค้ดขั้นสุดท้ายที่เขียนข้อมูลระบุตัวตนซึ่งคุณจะอ่านได้ภายหลังบนโต๊ะทดสอบ การรู้จักกระบวนการนี้ช่วยอธิบายได้ว่าทำไมโมดูลคุณภาพดีจึงมีราคาอย่างที่เป็น ทำไมโมดูลราคาถูกจึงเสียที่อุณหภูมิสุดขั้ว และคำว่า “ค่าคงที่การสอบเทียบ” กับ “การเขียนโค้ด” หมายความว่าอย่างไรในทางกายภาพ
จากเวเฟอร์สู่โมดูล
laser / PD wafers ──► chip test & screening ──► TOSA / ROSA assembly ──► OSA test
│
PCB assembly (SMT: driver, TIA, MCU, DSP, EEPROM) ──► board test ────────────┤
▼
module assembly ──► calibration & tuning ──► burn-in ──► final test ──► coding & label ──► QA sample ──► ship
ชิป
| ขั้นตอน | สิ่งที่เกิดขึ้น | เหตุใดจึงสำคัญ |
|---|---|---|
| การปลูกเวเฟอร์ | เลเซอร์และ PD บนฐาน InP (1310/1550 nm) ด้วย MOCVD; VCSEL แบบ GaAs; โฟโตไดโอด Si/Ge สำหรับ SiPh | วัสดุเป็นตัวกำหนดความยาวคลื่นและความเร็ว — เลเซอร์ |
| การทดสอบชิปด้วยหัวโพรบ | กราฟ LIV (แสงเทียบกับกระแสเทียบกับแรงดันไฟฟ้า): ค่าเกณฑ์, ประสิทธิภาพความชัน, ความต้านทานอนุกรม; สเปกตรัม: ความยาวคลื่นกลาง, การกดโหมดข้าง (SMSR) | ชิปที่ไม่ผ่านสเปกจะถูกคัดทิ้ง; ข้อมูล LIV เป็นจุดตั้งต้นของเป้าหมาย APC |
| การเบิร์นอินชิป | เลเซอร์ถูกเร่งอายุที่อุณหภูมิและกระแสสูงขึ้น (เช่น หลายสิบถึงหลายร้อยชั่วโมงที่ 85 °C) เพื่อคัดความล้มเหลวช่วงต้นอายุใช้งานออก | เลเซอร์ที่ไบอัสเลื่อนไหลเกินไม่กี่เปอร์เซ็นต์จะถูกคัดทิ้ง |
| การคัดแยกกลุ่ม | ชิปถูกคัดแยกตามความยาวคลื่น (สำหรับช่องสัญญาณ CWDM/LAN-WDM) และกำลัง | เหตุผลที่บางช่องสัญญาณหายาก |
ชุดประกอบย่อยเชิงแสง
การติดตั้งชิปลงบนฐานรอง การบอนด์ลวด แล้วจึงถึงขั้นตอนที่กำหนดราคา: การจัดแนวเชิงรุก — ขณะเลเซอร์มีไฟเลี้ยงอยู่ เลนส์และ/หรือปลายใยแก้วนำแสงจะถูกขยับทีละขั้นระดับต่ำกว่าไมครอนเพื่อให้กำลังที่เชื่อมโยงได้สูงสุด แล้วจึงยึดด้วยการเชื่อมด้วยเลเซอร์หรืออีพอกซีบ่มด้วยยูวี บรรจุภัณฑ์แบบปิดผนึกแน่นจะถูกเชื่อมฝาปิดและทดสอบการรั่วซึม OSA ที่เสร็จแล้วจะถูกวัดกำลังส่ง, อัตราส่วนการดับแสง, รูปตา และสำหรับตัวรับจะวัดรีสปอนซิวิตีและความไวด้วย (บรรจุภัณฑ์เชิงแสง) เอนจิน COB แทนที่ขั้นตอนนี้ด้วยการหยิบวางชิปเปลือยไว้ใต้อาร์เรย์เลนส์แบบขึ้นรูป (ชิปบนบอร์ด)
การสอบเทียบและการปรับตั้ง
บนสถานีทดสอบที่มีห้องปรับอุณหภูมิ, เพาเวอร์มิเตอร์เชิงแสง, เครื่องทดสอบ BER และตัวรับอ้างอิง เฟิร์มแวร์จะถูก “สอน” ให้รู้ว่าตัวเลขดิบของมันหมายถึงอะไร:
| รายการที่สอบเทียบ | ขั้นตอน | เก็บไว้ที่ใด |
|---|---|---|
| ตัวตรวจติดตามกำลัง Tx | วัดกำลังส่งจริงด้วยเพาเวอร์มิเตอร์ที่หลายการตั้งค่า แล้วแมปค่าที่อ่านได้จาก monitor-PD ให้เป็น dBm | สอบเทียบภายใน: ตารางในเฟิร์มแวร์; สอบเทียบภายนอก: สโลป/ออฟเซตของ A2h Tx_PWR |
| เป้าหมาย APC | ปรับไบอัสจนกำลังส่งถึงค่าที่กำหนดไว้ที่ 25 °C แล้วบันทึกค่าเป้าหมายไว้ | เฟิร์มแวร์ |
| กระแสมอดูเลชัน/การตั้งค่า DSP เทียบกับอุณหภูมิ | ปรับรูปตาและอัตราส่วนการดับแสงให้เหมาะสมที่สุดที่อุณหภูมิต่ำ อุณหภูมิห้อง และอุณหภูมิสูง (การทดสอบ “3 อุณหภูมิ”); เขียนตารางค้นค่าไว้ | เฟิร์มแวร์ |
| ตัวตรวจติดตามกำลัง Rx | ป้อนแสงที่สอบเทียบแล้วที่ความยาวคลื่นของโมดูลเข้าไปหลายระดับ แล้วแมปกระแสโฟโตให้เป็น dBm | ภายใน: เฟิร์มแวร์; ภายนอก: พหุนาม A2h Rx_PWR(4..0) |
| เซนเซอร์อุณหภูมิ | เทียบกับค่าอ้างอิงของห้องปรับอุณหภูมิ | สโลป/ออฟเซต |
| ADC ของ Vcc, ไบอัส | เทียบกับแหล่งอ้างอิงความแม่นยำสูง | สโลป/ออฟเซต |
| ค่าเกณฑ์ | เขียนขีดจำกัดอะลาร์ม/คำเตือนตามที่ออกแบบไว้ | A2h 0–39 / เพจ 03h ของ QSFP / เพจ 02h ของ CMIS |
| ความยาวคลื่น (DWDM, LR4) | ปรับจุดตั้งค่า TEC จนกว่าช่องสัญญาณจะตรงกริด แล้วสอบเทียบตัวล็อก | เฟิร์มแวร์ |
นี่คือที่มาของความแม่นยำ ±2–3 dB ของ DDM และเหตุผลที่โมดูลซึ่งสอบเทียบเฉพาะที่อุณหภูมิห้องจะอ่านค่าผิดพลาดที่ 65 °C (ความแม่นยำและขีดจำกัด, การสอบเทียบ)
การทดสอบที่โมดูลต้องผ่าน
| การทดสอบ | วัดอะไร | มาตรฐาน/ตัวชี้วัด |
|---|---|---|
| แผนภาพตาเทียบกับมาสก์ (NRZ) | ช่วงขึ้น/ลง, จิตเตอร์, โอเวอร์ชูต, อัตราส่วนการดับแสง | มาสก์ IEEE 802.3 / FC สำหรับ PMD นั้น ๆ |
| TDECQ (PAM4) | การปิดตาหลังผ่านอีควอไลเซอร์อ้างอิง | IEEE 802.3 Clause 121 ขึ้นไป |
| OMA และกำลังเฉลี่ย | กำลังส่งอยู่ในช่วงที่สเปกกำหนด | ตาราง PMD |
| อัตราส่วนการดับแสง | อัตราส่วนระหว่างระดับ 1 กับ 0 | ≥ 3.5–9 dB ขึ้นกับ PMD |
| ความยาวคลื่น, SMSR, ความกว้างสเปกตรัม | λ กลางอยู่ภายในช่องสัญญาณ; ความบริสุทธิ์ของซิงเกิลโหมด | เครื่องวิเคราะห์สเปกตรัมเชิงแสง |
| RIN, เชิร์ป | สัญญาณรบกวนของเลเซอร์และความสั่นไหวของความยาวคลื่น | PMD ระยะไกล |
| ความไว/ความไวภายใต้ความเครียด | BER เทียบกับกำลังอินพุตโดยใช้ตัวลดทอน, รูปคลื่นกรณีเลวร้ายที่สุด | เครื่องทดสอบ BER (BERT), เป้าหมาย 10⁻¹² หรือก่อน FEC |
| ค่าปรับลดจากดิสเพอร์ชัน | BER ตลอดความยาวใยแก้วนำแสงสูงสุดหรือตัวจำลอง | PMD ระยะไกล |
| การทดสอบการทำงานที่สามอุณหภูมิ | ทุกอย่างข้างต้นที่ −5/25/70 °C (หรือช่วงที่กำหนดไว้) | แยกโมดูลของจริงออกจากโมดูลที่ทดสอบเฉพาะอุณหภูมิห้อง |
| การใช้กำลังไฟ, กระแสพุ่งเข้า | เทียบกับคลาสกำลังไฟ | ข้อกำหนดฮาร์ดแวร์ SFF-8431 / QSFP-DD |
| การตรวจสอบบัสสองสายและ DDM | แผนผังหน่วยความจำอ่านได้, ค่าสมเหตุสมผล, แฟล็กทำงาน | SFF-8472 / SFF-8636 / CMIS |
| เชิงกล | แรงเสียบ, กลไกล็อก, EMI ของเคจ, ความทนทานของคอนเนกเตอร์ | ข้อกำหนดฮาร์ดแวร์ SFF |
การรับรองคุณสมบัติของการออกแบบ (ไม่ใช่ทุกหน่วย) เป็นไปตาม Telcordia GR-468-CORE ได้แก่ การไล่รอบอุณหภูมิ, ความร้อนชื้น, แรงกระแทกและการสั่นสะเทือนเชิงกล, การเร่งอายุบนกลุ่มตัวอย่างเพื่อประเมินอายุการใช้งานที่ดาต้าชีตจะระบุไว้
การเบิร์นอินและการคัดกรอง
โมดูลที่ประกอบเสร็จแล้วจะถูกรันเป็นเวลาหลายชั่วโมงถึงหลายวันที่อุณหภูมิสูงขึ้นภายใต้ทราฟฟิก โดยมีการบันทึก DDM ไว้ หน่วยที่ไบอัส, กำลัง หรือข้อผิดพลาดเลื่อนไหลจะถูกคัดออก ขั้นตอนนี้มีต้นทุนสูงและเป็นสิ่งแรกที่ผู้ผลิตต้นทุนต่ำมักข้ามไป ซึ่งเป็นเหตุผลที่สถิติความล้มเหลวในสนามของออปติกราคาถูกดูดีอยู่ปีหนึ่งแล้วจึงพุ่งสูงขึ้น (ความล้มเหลว)
การเขียนโค้ด: ขั้นตอนสุดท้าย
มาถึงตอนนี้เองที่ข้อมูลระบุตัวตนจะถูกเขียนลงไป ได้แก่ ชื่อผู้ผลิต, หมายเลขชิ้นส่วน, หมายเลขซีเรียล, รหัสวันที่, รหัสความสอดคล้อง, ความยาว, ความยาวคลื่น, ตัวเลือกต่าง ๆ, เช็กซัม ไม่ว่าจะเป็นของผู้ผลิตเองหรือของแบรนด์ลูกค้าที่ล็อตนั้นผลิตให้ ผู้ผลิตตามสัญญาจ้างจะผลิตโมดูลจริงหนึ่งแบบแล้วเขียนโค้ดภายใต้หลายชื่อ ส่วนโมดูลที่ติดแบรนด์ OEM จะได้รับลายเซ็นของผู้ผลิตในพื้นที่ของผู้ผลิต นี่คือปฏิบัติการเดียวกับที่ CodingBox ทำบนโต๊ะทดสอบ (การเขียนโค้ด EEPROM ใหม่, ฟิลด์ของผู้ผลิต) เพียงแต่โรงงานทำสิ่งนี้ในขณะที่มีข้อมูลการสอบเทียบพร้อมอยู่แล้ว
สิ่งที่แบ่งแยกเกรด
| แนวปฏิบัติ | ผู้ผลิตเกรดเต็ม | ผู้ผลิตต้นทุนต่ำ |
|---|---|---|
| การคัดกรองชิปและเบิร์นอิน | ทำ | บางครั้ง |
| คุณภาพการจัดแนวเชิงรุก | ±0.5 µm, เชื่อมยึด | อีพอกซี, ค่าเผื่อกว้างกว่า |
| การสอบเทียบ | 3 อุณหภูมิ, ต่อโมดูล | อุณหภูมิห้องหรือต่อล็อต |
| Tx ใน DDM | วัดจริง | บางครั้งเป็นค่าคงที่ (ระดับ DDM) |
| ไอโซเลเตอร์ | มีบน 1310/1550 | บางครั้งไม่มี |
| การเบิร์นอินโมดูล | ทำ | ทำน้อยครั้ง |
| การทดสอบตลอดช่วงอุณหภูมิที่กำหนด | ทำ | มักไม่ทำ |
| การสอบย้อนกลับ | บันทึกการทดสอบผูกกับหมายเลขซีเรียล | ไม่มี |
ไม่มีสิ่งใดในนี้ที่มองเห็นได้จากไบต์ข้อมูลระบุตัวตน แต่จะปรากฏในพฤติกรรมของ DDM ตามอุณหภูมิ และในอัตราความล้มเหลวหลังผ่านไปหนึ่งปี
ใน CodingBox
การตรวจรับขาเข้าบนโต๊ะทดสอบทำซ้ำส่วนเล็ก ๆ ของการทดสอบขั้นสุดท้ายในโรงงาน ได้แก่ อ่านข้อมูลระบุตัวตนและเช็กซัม ตรวจสอบว่าค่า DDM เป็นค่าสด ๆ และสมเหตุสมผลเมื่อเทียบกับค่าทั่วไป บันทึกค่าพื้นฐานไว้ใน code database ล็อตที่กำลัง Tx หรือไบอัสเหมือนกันเป๊ะในทุกหน่วย หรือที่อุณหภูมิไม่เคยเปลี่ยนแปลงเลย คือล็อตที่ไม่ผ่านขั้นตอนในโรงงานที่อ้างว่าผ่านมาแล้ว