一、背景概述

隨著光通信的高速發(fā)展，以同軸電纜、網(wǎng)線為代表的金屬介質(zhì)通信，逐漸被光纖介質(zhì)所取代；而光模塊，是光纖通信系統(tǒng)的核心器件之一。光模塊是實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換和電光轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵器件，主要由光發(fā)射器（TOSA）、光接收器（ROSA）、功能電路和光電接口等部分組成。激光器產(chǎn)生高純度、高功率的激光光束，光接收器將激光光束轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，調(diào)制器用于調(diào)制電信號(hào)以便在光纖中傳輸。

二、光模塊技術(shù)現(xiàn)狀

三、光模塊基本框圖及關(guān)鍵器件

• CDR(Clock and Data Recovery)：時(shí)鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)芯片的作用是在輸入信號(hào)中提取時(shí)鐘信號(hào)，并找出時(shí)鐘信號(hào)和數(shù)據(jù)之間的相位關(guān)系；同時(shí)CDR還可以補(bǔ)償信號(hào)在走線、連接器上的損失。
• LDD(Laser Diode Driver)：將CDR的輸出信號(hào)，轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的調(diào)制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)激光器發(fā)光。不同類型的激光器需要選擇不同類型的LDD芯片。在短距的多模光模塊中（例如100G SR4），一般來(lái)說(shuō)CDR和LDD集成在同一個(gè)芯片上。
• TOSA：實(shí)現(xiàn)電/光轉(zhuǎn)換，主要包括激光器、MPD、TEC、隔離器、Mux、耦合透鏡等器件，有TO-CAN、Gold-BOX、COC、COB等封裝形式。對(duì)應(yīng)用在數(shù)據(jù)中心的光模塊，為了節(jié)省成本，TEC、MPD、隔離器都不是必備項(xiàng)。Mux也僅在需要波分復(fù)用的光模塊中。此外，有些光模塊的LDD也封裝在TOSA中。
• ROSA：實(shí)現(xiàn)光/電轉(zhuǎn)換，主要包括PD/APD、DeMux、耦合組件等，封裝類型一般和TOSA相同。PD用于短距、中距的光模塊，APD主要應(yīng)用于長(zhǎng)距光模塊。
• TIA(Transimpedance amplifier)：配合探測(cè)器使用。探測(cè)器將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)，TIA將電流信號(hào)處理成一定幅值的電壓信號(hào)，可以簡(jiǎn)單的理解為一個(gè)大電阻。
• LA(Limiting Amplifier)：TIA輸出幅值會(huì)隨著接收光功率的變化而改變，LA的作用就是將變化的輸出幅值處理成等幅的電信號(hào)，給CDR和判決電路提供穩(wěn)定的電壓信號(hào)。高速模塊中，LA通常和TIA或CDR集成在一起。
• MCU：負(fù)責(zé)底層軟件的運(yùn)行、光模塊相關(guān)的DDM功能監(jiān)控及一些特定的功能。DDM監(jiān)控主要實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度、Vcc電壓、Bias電流、Rx power、Tx power 5個(gè)模擬量的信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，通過(guò)這些參數(shù)判斷光模塊的工作狀況，便于光通信鏈路的維護(hù)。

四、新唐光模塊MCU解決方案

從數(shù)通領(lǐng)域到電信領(lǐng)域，從現(xiàn)有通用光模塊，到新興的 5G 前傳波分復(fù)用 ( Wavelength Division Multiplexing, WDM ) 場(chǎng)景的調(diào)頂光模塊，新唐能提供完整的解決方案。NuMicro M029G /M030G 系列適用于通用光模塊，而硬件調(diào)頂MCU NuMicro M031G 系列則專為調(diào)頂光模塊設(shè)計(jì)。

1. NuMicro M029G /M030G/ M031G系列特色

• 硬件曼徹斯特編解碼器 ( M031G 系列)：調(diào)制及解調(diào)低頻微擾信號(hào)
• DAC 支持自動(dòng)數(shù)據(jù)產(chǎn)生功能 ( M031G 系列)：可于 500 kHz 的頻率下產(chǎn)生 32 點(diǎn)平順的正弦波作為調(diào)頂功能輸出使用
• 內(nèi)置溫度傳感器：0 °C 至 70 °C 的精度為 ± 1.6 °C；-40 °C 至 105 °C 的精度為 ± 2 °C
• 小封裝：QFN24 3×3 mm；QFN33 4×4 mm
• I2C：支持 1 MHz 從機(jī)模式，出廠預(yù)燒 I2C Bootloader

2. 通用光模塊 MCU

光模塊兩端分別連接了電口及光口，并在電口端利用I2C與上位機(jī)溝通。光模塊光功率會(huì)受溫度變化的影響，需監(jiān)控光模塊的溫度，并提供參考電壓做調(diào)整。因此MCU須具備量測(cè)溫度的能力—溫度傳感器，以及測(cè)量和調(diào)整電壓的能力—ADC/DAC。此外光模塊封裝尺寸狹小，因此 MCU 也必須為小封裝。
新唐的 NuMicro M029G/M030G/ M031G系列專為光模塊所設(shè)計(jì)，除了充足的DAC及ADC之外，皆內(nèi)建溫度傳感器、提供QFN24及QFN33的小封裝選擇，并且配有兩組I2C接口，出廠預(yù)燒 I2C Bootloader，滿足光模塊的需求。

3. 調(diào)頂光模塊 MCU

在SDH/WDM網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)波道通常會(huì)傳輸兩類信息，一類是業(yè)務(wù)信息，另一類是監(jiān)控和管理相關(guān)信息。監(jiān)控與管理信息，一般依附于業(yè)務(wù)信息傳遞，或使用獨(dú)立的通道資源。如果不使用獨(dú)立的通道，那么就需要調(diào)頂技術(shù)。調(diào)頂信號(hào)是在業(yè)務(wù)信號(hào)上迭加一個(gè)小幅度的信號(hào)，因此又稱為低頻微擾信號(hào)。此信號(hào)需以曼徹斯特碼做傳遞，即可利用信號(hào)的變化來(lái)保持發(fā)送和接收之間的同步。為產(chǎn)生及接收曼徹斯特碼，光模塊需具備曼徹斯特編解碼器，此處為調(diào)頂光模塊和通用光模塊最大的差異。

MCU NuMicro M031G 系列，搭載硬件曼徹斯特編解碼器，可快速地調(diào)制及解調(diào)曼徹斯特碼，供調(diào)頂信號(hào)使用。依據(jù)不同電信業(yè)者及設(shè)備商的需求，調(diào)頂信號(hào)又分為調(diào)幅模式及調(diào)頻模式 ( 多載頻調(diào)幅 )，兩種模式新唐 NuMicro M031G 系列皆可支持。M031G另配有1組DAC支持自動(dòng)數(shù)據(jù)產(chǎn)生功能，可生成正弦波供調(diào)頻模式使用。

NUVOTON

網(wǎng)址：https://www.nuvoton.com

國(guó)家：中國(guó)臺(tái)灣

新唐公司成立于2008年，于2010年在臺(tái)灣證券交易所正式上市掛牌。新唐科技專注于開發(fā)微控制/微處理、智能家居及云端安全相關(guān)應(yīng)用之IC、電池監(jiān)控IC、影像感測(cè)IC、IoT應(yīng)用IC、半導(dǎo)體組件等產(chǎn)品，相關(guān)產(chǎn)品在工業(yè)、車用、通訊、消費(fèi)電子及計(jì)算機(jī)市場(chǎng)皆具領(lǐng)先地位；此外，新唐科技擁有的6吋晶圓制造廠，具備多樣性制程技術(shù)能力，提供專業(yè)化晶圓代工服務(wù)。2020年完成并購(gòu)日本松下半導(dǎo)體。

新唐公司以靈活之技術(shù)、先進(jìn)之設(shè)計(jì)能力及數(shù)字模擬整合技術(shù)能力提供客戶高性價(jià)比之產(chǎn)品，并重視與客戶及合作伙伴的長(zhǎng)期關(guān)系，致力于產(chǎn)品、制程及服務(wù)的不斷創(chuàng)新。新唐科技在美國(guó)、中國(guó)大陸、以色列、印度、新加坡、韓國(guó)及日本等地均設(shè)有據(jù)點(diǎn)，以強(qiáng)化地區(qū)性客戶支持服務(wù)與全球運(yùn)籌管理。

產(chǎn)品線詳細(xì)信息

中文名稱：新唐

產(chǎn)品分類：MCU

經(jīng)營(yíng)模式：代理

應(yīng)用領(lǐng)域及市場(chǎng)

安防監(jiān)控，工業(yè)控制，消費(fèi)電子，智能家居等。

主要產(chǎn)品

MCU，音頻系統(tǒng)芯片，語(yǔ)音芯片，PC 電源管理等。微控制器生態(tài)系統(tǒng)有：8051、Cortex-M0、Cortex-M23、Cortex-M4、ARM9、Cortex-A35系列產(chǎn)品。

五、圣邦微在光模塊中應(yīng)用

圣邦微針對(duì)光模塊，小基站等通信設(shè)備新推出一系列產(chǎn)品，涵蓋TEC\EML\APD驅(qū)動(dòng)，小封裝DCDC，負(fù)載開關(guān)，電壓監(jiān)控，I2C電平轉(zhuǎn)換，及信號(hào)鏈高速/高精運(yùn)放，高速比較器等，全面助力光模塊設(shè)計(jì)。

1. EML電吸收調(diào)制激光器直流偏置

SGM41291/5，集成LD & EA 供電，通過(guò)I2C設(shè)置輸出

SGM660，負(fù)壓Buck-Boost，-0.8V~5.2V/800mA Max

2. APD雪崩光電二極管驅(qū)動(dòng)

SGM4128x系列，70V APD電源及電流監(jiān)測(cè)

3. TEC驅(qū)動(dòng)

SGM4129x系列，集成式1.5/3A TEC控制器，包括差分驅(qū)動(dòng)、脈沖寬度調(diào)制和斬波放大器等

SGMC

網(wǎng)址：www.sg-micro.com

國(guó)家：中國(guó)

圣邦微電子（北京）股份有限公司（股票代碼300661）專注于高性能、高品質(zhì)模擬集成電路的研發(fā)和銷售。 公司產(chǎn)品覆蓋信號(hào)鏈和電源管理兩大領(lǐng)域，擁有25大類4000余款可銷售型號(hào)，包括各類運(yùn)算放大器及比較器、音頻功率放大器、視頻緩沖器、線路驅(qū)動(dòng)器、模擬開關(guān)、溫度傳感器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）、數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）、電平轉(zhuǎn)換芯片、接口電路、電壓基準(zhǔn)芯片、小邏輯芯片、LDO、微處理器電源監(jiān)控電路、DC/DC降壓轉(zhuǎn)換器、DC/DC升壓轉(zhuǎn)換器、DC/DC升降壓轉(zhuǎn)換器、背光及閃光燈LED驅(qū)動(dòng)器、AMOLED電源芯片、PMU、OVP及負(fù)載開關(guān)、電池充放電管理芯片、電池保護(hù)芯片、馬達(dá)驅(qū)動(dòng)芯片、MOSFET驅(qū)動(dòng)芯片等。

產(chǎn)品線詳細(xì)信息

中文名稱：圣邦微

產(chǎn)品分類：模擬器件

經(jīng)營(yíng)模式：代理

應(yīng)用領(lǐng)域及市場(chǎng)

通信設(shè)備，工業(yè)控制，汽車電子，消費(fèi)電子，安防監(jiān)控，醫(yī)療電子，智能家居，儀器儀表等。

主要產(chǎn)品

運(yùn)放，比較器，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，音頻/視頻驅(qū)動(dòng)，模擬開關(guān)，邏輯芯片，電源管理芯片，MOSFET驅(qū)動(dòng)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)等。

六、豐寶介紹

上海豐寶電子信息科技有限公司創(chuàng)辦于1998年5月，本土知名的元器件代理商。總部位于上海，在北京、深圳、蘇州、香港、臺(tái)灣設(shè)有分公司，并在廣州、東莞、廈門、南京、杭州、 武漢、西安等15個(gè)城市設(shè)有辦事處。公司主營(yíng)電子元器件世界品牌在中國(guó)大陸的代理銷售，并致力于代理芯片產(chǎn)品的應(yīng)用設(shè)計(jì)開發(fā)，整體解決方案在通訊、家電、工業(yè)控制得到廣泛應(yīng)用。公司的主要代理品牌有Bourns、Winbond、Omron、Knowles、U-blox 、Nuvoton、Digi和Torex等。

豐寶電子系上海市高新技術(shù)企業(yè)，2003至2014年連續(xù)十二年被《國(guó)際電子商情》評(píng)選為“讀者最滿意的十家大陸電子元器件分銷商”。在2008至2011年三次獲得“Omron優(yōu)秀代理商銷售獎(jiǎng)”，2009至2012年三次獲得“SGMC杰出成長(zhǎng)獎(jiǎng)”，2010年榮獲“Bourns杰出業(yè)績(jī)獎(jiǎng)”，2011年榮獲“NXP年度增長(zhǎng)最快ID獎(jiǎng)”，2012年榮獲“NXP最佳FAE支持團(tuán)隊(duì)獎(jiǎng)”，2013榮獲 Torex合作伙伴獎(jiǎng)。豐寶電子視誠(chéng)信經(jīng)營(yíng)為企業(yè)至高榮譽(yù)，一直致力于上海市“誠(chéng)信創(chuàng)建企業(yè)”工作認(rèn)定，截止到2017年已榮升為五星級(jí)企業(yè)。