有源光缆AOC.doc

一、AOC有源光缆数据时代，高密度、高带宽应用越来越多，此时无源光缆或基于铜线的电缆系统就显得捉襟见肘。为保证传输的稳定性及灵活的应用性，用户迫切需求一种新型产品来作为高性能计算和数据中心的主要传输媒质，在这种情况之下有源光缆产品应运而生。随着光进铜退趋势的不可逆转，未来将是全光网络的时代，有源光缆技术将渗透到高速互连市场的每个角落。1. AOC驱动力-数据中心高速光互连互联网和智能终端的快速应用使全球数据量爆发式增长，极大地推动了以高速路由器，超级计算和存储为核心的高性能超算中心（HPC）和数据中心市场的发展。随着提供40G/100G端口的服务器，交换机等设备在数据中心的逐步规模商用，对于高速光互连产品的需求也越来越多。OFweek行业研究中心预测全球光纤数据中心互连市场将从2014年的11亿美元增长至2019年的47亿美元，复合年均增长率达到44.9%。光互连从结构上看有四种实现形式，1）芯片内的互连；2）芯片之间的互连；3）电路板之间的互连；4）通信设备之间的互连。基于光引擎技术的有源光缆产品是实现数据中心高速光互连的最佳解决方案，是一种芯片间的互连结构。目前市场主流高速光互连AOC产品包括10GbpsSFP+ AOC、40Gbps QSFP+AOC、56G QSFP+AOC 和120Gbps CXP AOC等。图表1 几种典型的高速光互连AOC产品资料来源：OFweek行业研究中心2. AOC优势有源光缆AOC（Active Optical Cable）主动式光纤缆线，也叫做带芯片的光缆。传统的数据中心互联主要是基于同轴电缆，AOC有源光缆与互联铜缆相比拥有许多显著的优势。比如在系统链路上的传输功率更低，重量仅为直连铜缆四分之一，体积约为铜缆的一半，并且在机房布线系统中具有更好的空气流动散热性，光缆的弯折半径比铜缆做得更小，传输距离更远（可以达到100300米），且产品传输性能的误码率也更优，BER可以达到10-15。与光收发模块相比，AOC有源光缆由于存在不外露的光接口，不存在光接口清洁和被污染的问题，系统稳定性和可靠性大大提升，并且降低机房维护成本。图表2 有源光缆和无源电缆的对比资料来源：OFweek行业研究中心3.AOC瓶颈-光学引擎高速光互连产品40Gbps QSFP+ AOC 和120Gbps CXP AOC不再采纳传统可插拔收发器中TOSA/ROSA的结构设计，而使用高度集成的阵列光引擎核心器件技术。AOC的技术门槛很高，不仅对封装制成设备的要求很高，而且需要上游光学引擎技术的支持。光学引擎由激光器阵列、探测器阵列、光纤阵列以及相关的驱动电子线路组成。阵列光学引擎技术已经广泛应用于有源光缆产品-服务器和交换机之间互联。但是光学引擎技术也面临很大的挑战，核心的激光器被少数国际大厂商垄断，价格不菲，且激光器的驱动和限幅放大芯片之间焊接技术也影响着制成效率，制约着国内厂商大幅推广。目前主要推出光学引擎的供应商基本上都是国外厂商，如安华高科技（Avago Technologies）、Finisar公司、IBM和Samtec等。图表3 光学引擎（右）与传统封装形式对比资料来源：OFweek行业研究中心4. AOC工艺制程有源光缆的主要构成部件光路部分包括用于转换光路角度的透镜、FA；电路部分包括PCB板、基板、VCSEL芯片、VCSEL驱动芯片、PD芯片、TIA芯片等。AOC制作流程中有两个关键工艺：芯片贴装工艺和光纤耦合工艺，也是最大技术难点。AOC采用的芯片贴装工艺是尖端的Flip-Chip工艺（又称倒装贴片法），即是一种芯片互连技术，又是一种理想的芯片粘接技术。图表4 AOC主要工艺流程资料来源：OFweek行业研究中心二、高速电缆高速线缆是一种替代光模块的低成本短距离连接解决方案，它由电缆和电缆两端的收发装置组成，价格要比同类型的光模块便宜的多，在网络设备间的短距离连接应用受到了广泛欢迎。一款满意的高速线缆产品，应重点考虑以下三个因素：1、有源电缆还是无源电缆根据收发装置中是否配置有电气元件，高速线缆可以分为有源高速线缆和无源高速线缆。无源高速线缆（例如10G SFP+高速线缆）无需电能驱动就能传输信号，而且在传输过程中不会对信号进行放大、均衡等处理。有源高速线缆的收发装置中配置有电气元件，它在传输信号的同时还会对其进行放大处理，从而增加传输距离。因此，有源高速线缆的传输距离要比无源高速线缆远，但是其价格也更加昂贵。2、线缆长度AWG即美国线规，是一种区分导线直径的标准，高速线缆的常见的AWG值有24AWG、28AWG和30AWG。选购高速线缆时，线缆长度越长，应选择AWG越大的线缆。一般来讲，无源高速线缆的最大传输距离是5 m，而有源高速线缆的传输距离可以达到15m。因此，如果网络设备间的距离不超过5 m，选择无源高速线缆是最节省成本的解决方案；如果超过5 m且小于15 m，则最好使用有源高速线缆，以保证信号能够正常传输。3、选择合适的接头类型不同接头的高速线缆适合的应用也不尽相同，一般来说，SFP+高速线缆用于10G连接，QSFP+高速线缆用于40G连接，