광 모듈 트랜시버에는 교정이 필요합니다

 

교정이 생각보다 중요한 이유

 

엔지니어들이 생산 압력으로 인해 교정 단계를 건너뛰는 것을 본 적이 있습니다. 나쁜 생각입니다. 모듈은 실온의 테스트 벤치에서 제대로 작동하여 완벽하게 건강해 보일 수 있습니다. 그런 다음 배송됩니다. 냉각 부하에 따라 주변 온도가 15도에서 45도 사이로 변하는 데이터 센터 랙에 설치됩니다. 그때부터 문제가 시작됩니다.

에 관한 것광트랜시버그들의 레이저 다이오드는 매우 민감한 생물이라는 것입니다. 바이어스 전류와 출력 전력 간의 관계는 온도 범위에 걸쳐 선형이 아니며-이동하고 표류하며 보상이 필요합니다. 적절한 공장 보정이 없으면 자동 전력 제어 회로는 실제로 최적의 작동 지점이 어디에 있는지 알 수 없습니다. TOSA(송신기 광 서브-}어셈블리)는 결국 너무 뜨거워져 성능 저하가 가속화되거나 너무 차가워져 링크 예산에 비해 출력 전력이 부족해집니다.

수신기 감도 교정에는 자체적인 문제가 있습니다. 광검출기 반응성은 에피택셜 성장 공정의 제조 허용 오차로 인해 장치마다-때때로 극적으로{2}} 다릅니다. 모듈이 사양에 도달하려면 0.85A/W가 필요할 수 있지만 생산 라인의 이웃 모듈에는 0.92A/W가 필요할 수 있습니다. 일반 조회 테이블은 단순히 그것을 자르지 않습니다.

 

아이 다이어그램 테스트

 

트랜시버 테스트에 참여해 본 사람이라면 누구나 아이 다이어그램이 전부라는 것을 알고 있습니다. 아니면 적어도 자격을 갖추는 동안에는 그렇게 느껴집니다. MSA 표준은 신호 추적이 들어갈 수 없는 마스크-기본적으로 육각형 또는 마름모 모양의 금지 영역-을 정의합니다. 파형이 해당 마스크에 닿으면 모듈이 작동하지 않습니다. 기간. 협상이 없습니다.

아이 다이어그램 교정 중에 실제로 발생하는 일은 통과/실패 바이너리가 제시하는 것보다 더 미묘합니다. 기술자는-또는 점점 더 자동화된 교정 소프트웨어-를 통해 변조 전류 및 바이어스 포인트를 반복적으로 조정하여 각 매개변수 변경에 따라 아이가 어떻게 열리고 닫히는지 관찰합니다. 아이가 넓다는 것은 신호-대잡음 마진이 더 좋다는 것을 의미합니다. 수신기가 논리 1과 0을 구별할 수 있는 더 많은 공간이 있습니다. 크로스오버 지점은 50%에 정확하게 위치해야 하며 이는 각 로직 상태에서 동일한 시간이 소비되었음을 나타냅니다.

지터가 누적됩니다. 그게 불쾌한 부분이에요. 링크 전체에 아주 작은 타이밍 불확실성도 복합적으로 작용하여 수신기에 거의 아무것도 남지 않을 때까지 귀중한 눈을 뜨게 만듭니다. 교정은 과도한 고유 지터가 있는 모듈이 다른 사람의 문제가 되기 전에 포착합니다.

 

온도 사이클링

 

DDM 교정 및 숫자의 실제 의미

 

SFF-8472 사양은 진단 데이터에 대한 표준화된 메모리 맵을 정의하여 트랜시버 모니터링에 혁명을 일으켰습니다. 온도, 공급 전압, 레이저 바이어스 전류, TX 전력, RX 전력 모두 주소 A2h의 간단한 I²C 인터페이스를 통해 액세스할 수 있습니다. 그러나 사양에서 충분히 강조하지 않는 점이 있습니다. 이러한 판독값은 변환 계수를 생성한 공장 교정만큼만 정확합니다.

내부적으로 교정된 모듈은 원시 ADC 값을 저장하고 고정 스케일링 계수를 적용합니다. 공식은 간단해 보입니다. Calibrated_Value=Slope × Raw_ADC + Offset. 그러나 이러한 기울기 및 오프셋 값을 결정하려면 추적 가능한 측정 장비-보정된 광 파워 미터, 정밀 전류 소스, 온도-제어 챔버가 필요합니다. 한 제조업체는 교정 스테이션 비용이 이를 운영하는 기술자의 연봉보다 더 높다고 말했습니다. 나는 그들을 믿는다.

외부에서 교정된 모듈은 이러한 복잡성을 호스트에 전달하여 보다 정교한 곡선 피팅을 위해 다항식 계수를 저장합니다. 정확도는 향상되지만 계산 부담도 늘어납니다. 요즘 대부분의 네트워크 스위치는 이를 잘 처리합니다. 레거시 장비는 때때로 어려움을 겪습니다.

네트워크 관리자를 위한 실질적인 의미: 모니터링 시스템이 TX 전력을 -3.2dBm으로 보고하는 경우 해당 수치는 전적으로 해당 모듈의 교정 품질에 따라 달라집니다. 저렴한 트랜시버는 실제 전력과 ±1.5dB의 차이를 보이는 경우가 많습니다. 프리미엄 모듈은 ±0.5dB를 유지합니다. 한계 링크 문제를 해결할 때 매우 중요합니다.

 

DWDM 애플리케이션을 위한 파장 교정

 

고밀도 파장 분할 다중화는 교정 요구 사항에 대한 모든 것을 변화시킵니다. 갑자기 단일-모드 SR/LR 모듈에서 허용되는 ±50nm 공차를 처리할 수 없게 되었습니다. DWDM 채널은 100GHz 또는 50GHz ITU 그리드에서 작동합니다. 1550nm에서는 대략 0.8nm 간격으로 해석됩니다. 목표 파장을 ±0.1nm 이상 놓치면 인접한 채널로 출혈이 발생하여 전체 시스템을 통해 전파되는 혼선이 생성됩니다.

조정 가능한 트랜시버는 또 다른 복잡성 계층을 추가합니다. 교정은 튜닝 범위 전체에서 파장-에 따른 전력 변화를 고려해야 합니다. 모듈은 1530nm에서 -1dBm을 생성할 수 있지만 1565nm에서는 -2.5dBm만 생성할 수 있습니다. 이 동작을 보상하는 내부 조회 테이블은 제조 중 여러 파장 지점에서 특성화가 필요합니다.

부적절한 파장 교정으로 인해 얼마나 많은 DWDM 배포 문제가 발생하는지 셀 수 없게 되었습니다. 증상은 처음에는 항상 혼란스럽습니다.-간헐적인 오류, 설명할 수 없는 BER 스파이크, 테스트를 위해 모듈을 다시 연구실로 가져올 때 사라지는 온도에 따른 동작-.

 

 

바이어스 전류 질문

레이저 바이어스 전류는 특별한 주의를 기울일 가치가 있습니다. 시간 경과에 따른 모듈 상태를 가장 잘 나타내는 매개변수입니다. 적절하게 보정된 모듈은 경보 임계값보다 훨씬 낮은 바이어스 전류로 수명을 시작하므로 레이저가 노후화됨에 따라 불가피하게 증가할 수 있는 여유 공간이 남습니다. 양자 효율이 저하됩니다. APC 루프는 다이오드를 통해 더 많은 전류를 공급하여 보상합니다. 결국 바이어스 전류는 높은-경고 임계값-에 도달하여 링크가 중단되기 전에 교체품을 주문하라는 신호를 보냅니다.

정확한 교정이 없으면 이러한 예측 기능은 사라집니다. 실제 전류가 42mA일 때 보고된 바이어스 전류는 35mA로 나타날 수 있습니다. 시간이 지나면 경고가 표시되지 않습니다.

 

생산 현실

 

현대 트랜시버 공장에서는 매일 수천 개의 모듈을 교정합니다. 자동화는 테스트 보드에 모듈을 연결하는 로봇 핸들러, 매개변수를 최적화하는 소프트웨어 알고리즘, MSA 규정 준수 마스크를 기반으로 한 자동 통과/실패 결정 등 대부분을 처리합니다. 사람의 개입은 주로 문제가 발생하거나 새로운 제품 변형이 라인에 진입할 때 발생합니다.

교정 스테이션 자체는 일반적으로 알려진 특성을 가진 참조 수신기, 아이 다이어그램 분석이 가능한 고대역폭 오실로스코프, 감도 측정을 위한 BERT(비트 오류율 테스터), 파장 확인을 위한 광학 스펙트럼 분석기를 중심으로 구축됩니다. 온도 강제 시스템은 파라메트릭 테스트 중에 모듈 전체에 정밀하게 제어된 공기를 불어넣습니다. 주변 조건에는 아무것도 남지 않습니다.

수율은 제품의 복잡성에 따라 크게 달라집니다. 간단한 1G SFP 모듈은 95% 이상의 첫 번째- 통과 교정 성공률을 달성할 수 있습니다. PAM4 변조 기능을 갖춘 고속-400G QSFP-DD 모듈이요? 일부 디자인의 경우 수치가 70%에 가깝다고 들었습니다. 하지만 제조업체에서는 이 수치를 주의 깊게 보호합니다. 결함이 있는 장치는 재작업-하여-납땜 연결을 다시 수행하거나 의심스러운 구성 요소를 교체하거나-결함이 근본적인 경우 완전히 폐기됩니다.

비용 압박으로 인해 일부 공급업체는 비용을 절감하게 됩니다. 교정 중 온도 포인트가 줄어듭니다. 완화된 승인 기준. 더 빠른 사이클 시간. 모듈은 기술적으로 여전히 작동합니다. 그들은 단지 한계점에서 좋은 성과를 거두지 못하고 스트레스를 받으면 더 빨리 실패합니다.

 

 

이것이 조달에 미치는 영향

 

트랜시버 공급업체를 평가할 때 교정 방식을 고려하여 결정해야 하지만{0}}데이터시트에는 거의 나타나지 않습니다. 교정 장비 추적성에 대해 문의하십시오. 특성화 중에 사용되는 온도 지점에 대한 정보를 요청합니다. 100% 테스트를 수행하는지 아니면 샘플링에 의존하는지 알아보세요. 답변은 마케팅 사양보다 모듈 품질에 대해 더 많은 것을 보여줍니다.

여기에서는 제3자{0}}호환 송수신기가 흥미로운 공간을 차지합니다. 일부 제조업체는 교정 인프라에 막대한 투자를 하여 OEM 품질과 일치하거나 그 이상의 모듈을 생산합니다. 다른 사람들은... 하지 마세요. 가격만으로는 어느 것이 어느 것인지 알 수 없습니다. 온도 범위에 따른 성능과 장기적인-장기적 신뢰성은 제조 과정에서 교정 품질과 직접적인 관련이 있는 진정한 차별화 요소입니다.

근본적인 진실은 변하지 않습니다. 광트랜시버의 품질은 교정만큼만 우수합니다. 광자 장치의 물리학에서는 이를 요구합니다. 온도 의존성이 필요합니다. MSA 규정 준수가 필요합니다. 교정이 선택 사항이라고 말하는 사람은 기술을 이해하지 못하거나 네트워크 가동 시간에 관심이 없습니다. 둘 다 허용되지 않습니다.