板上晶片封裝（COB）

板上晶片封裝是一種構建光前端的方式，不使用單獨封裝的器件：裸露的激光器和光電二極管 裸片直接黏接並引線鍵合到模組的印製電路板（或一個小型載體）上，再覆蓋一個透鏡陣列，將其直接耦合到光纖插芯。並行短距光模組和有源光纜能做到如此低價、如此高密度，靠的就是這種工藝，而它們無法維修的原因也在於此。

傳統封裝與 COB 對比

COB 的應用場景

• 並行多模光學器件：40G SR4、100G SR4、200G/400G SR8、800G SR8 等模組採用 4 或 8 通道的 VCSEL 陣列和對應的PIN 陣列，每個陣列後方是一個模壓透鏡陣列，耦合到 MPO-12 或 MPO-16 插芯。
• 有源光纜（AOC）：兩端各集成一個 COB 引擎，光纖永久固定連接，完全沒有光介面，因此消除了耦合損耗和相應的成本。
• 板載光引擎/COBO：光引擎安裝在主機板卡上靠近 ASIC 的位置，而不是插在籠子裏的可插拔模組中。
• 共封裝光學（CPO）：同一思路發展到極致，光學裸片直接封裝在交換機 ASIC 基板上。
• 部分單模方案也採用 COB 工藝（邊發射 DFB/EML 裸片安裝在帶平面光波導電路的載體上），但出於氣密性方面的顧慮，大多數單模光模組仍採用金屬管殼封裝或矽光子封裝。

VCSEL 特別適合 COB 工藝：它們發光方向垂直於晶圓表面，因此陣列可以在切割前先行測試，正面朝上貼裝在板卡上，用簡單的透鏡完成耦合，不需要劈裂端面，也不需要邊發射耦合（激光器類型）。

COB 引擎的製造過程

1. 基板：模組 PCB 本身，或者一個稍後焊接到 PCB 上的載體（陶瓷、矽、玻璃）；高速走線連接到驅動器和 TIA 晶片，二者佈置在距光學裸片幾毫米的位置。
2. 貼片：VCSEL 陣列、PIN 陣列、驅動器和 TIA 裸片用導電膠或 AuSn 焊料固定；基板上設有對準基準點。
3. 引線鍵合：金線從裸片焊盤連接到基板焊盤；鍵合線長度盡量縮短，因為它是 25–100G 速率下的主要寄生因素。
4. 透鏡陣列：一個模壓玻璃或聚合物部件，每通道一個透鏡並帶對準銷，通過機器視覺對準基準點放置（無源對準），或在監測耦合功率的同時主動對準。
5. 封裝：在裸片和鍵合線上覆蓋透明凝膠或點膠，或加蓋板；光路通過透鏡保持暢通。
6. 插芯：帶光纖帶的 MT 插芯插入透鏡陣列的導向銷，在模組面板上形成 MPO 介面（AOC 則是固定光纖）。
7. 測試：只有組裝完成後才能測試：逐通道檢查眼圖和功率。任何一路通道失敗，整個引擎就要報廢或降級。

優勢

• 量產成本：無需氣密管殼，八通道只需一次對準。
• 密度：兩個管殼的體積內可容納八通道，支援 SR8 和 AOC。
• 高速性能：鍵合線短，驅動器和 TIA 緊鄰裸片，寄生參數低。
• 散熱路徑：裸片直接貼在板卡銅層上，而不是封閉在管殼內。
• 自動化：貼裝和視覺對準工藝可擴展到百萬級產量。

缺點

• 非氣密：濕氣和污染物能夠接觸到裸片；VCSEL 和 PIN 對此耐受性較好，邊發射激光器則較差。灌封膠的品質決定長期可靠性。
• 無法維修：8 通道陣列中只要有一路 VCSEL 性能下降，整個模組或光纜就報廢；對於 AOC 來說，這意味著要重新佈放整根纜線（DAC、AOC 與光模組的比較）。
• 良率風險：對準和鍵合都在引擎能夠完整測試之前完成。
• 實際上僅限多模：傳輸距離受 VCSEL/MMF 組合的限制。

COB 與診斷

八個激光器共用同一塊板卡和同一個熱環境，會一起老化——但老化速度並不相同。COB 最典型的故障是 SR4/SR8 陣列中某一路通道功率下降，而其餘通道正常，這種情況會被 LACP 或模組級的「OK」狀態掩蓋。逐通道的Tx 偏置電流和Rx 接收功率是唯一的早期警告信號（逐通道診斷、故障）。 COB 模組在同一塊板卡上仍然帶有標準的 SFF-8636 或 CMIS 記憶體；其身份資訊的編碼方式與其他模組相同。

在 CodingBox 中

CodingBox 讀取基於 COB 的模組和 AOC 兩端的方式與任何 QSFP/QSFP-DD 相同： DDM 介面上的逐通道診斷數據會顯示哪一路正在衰退，而 EEPROM editor 用於寫入主機期望的身份資訊——這是 COB 模組出廠之後仍可以更改的唯一之處。

COB 與 TO-can 及盒式封裝的對比，涉及對準公差和可靠性：光學封裝；作為 AOC 兩端的 COB 引擎：光纜內部結構；COB 省去的工廠製造步驟：生產與測試。