光模組從 800G 走向 1.6T
從材料、過孔到金手指,掌握光模組 PCB 打樣前的關鍵確認。
阻抗報告合格、板材也選了低損耗等級,上機後,高速通道卻仍然無法穩定通過測試。
對光模組研發團隊而言,這類問題最難處理的地方,是材料、佈線、封裝與製程變異可能同時參與其中。只換一種更貴的板材,未必能找到真正的瓶頸。
從 800G 走向 1.6T,光模組 PCB 設計需要把阻抗、損耗、互連結構與散熱放進同一個工程判斷。
光模組將電訊號與光訊號互相轉換,PCB 則承接其中的電氣互連、供電與控制。
在可插拔式模組中,一端的板邊接點連接主機,板內電路再依架構連接訊號處理、驅動與接收元件,以及光電組件。光電組件可能採用不同封裝形式,不能把所有產品都視為相同的 TOSA/ROSA 配置。
PCB 也參與熱傳導,但熱量能否排出,還取決於晶片與外殼之間的接觸、導熱介面及系統散熱條件。增加銅厚或散熱孔之前,應先確認實際熱路徑。
800G 與 1.6T 是模組總傳輸容量,Layout 真正需要面對的,還包括電氣通道數與每通道速率。
以 OSFP 的典型組合為例,800G 可由 8 × 100G 電氣通道構成,1.6T 可由 8 × 200G 構成。OSFP MSA 官方說明
電氣側與光學側也不一定採用相同的通道配置。判讀規格時,應分別確認主機介面、模組內部互連及光學架構,避免把不同位置的速率混為一談。
因此,單憑「1.6T」不能決定必須使用幾層板、多少線寬線距,或是否需要 mSAP。這些條件仍須回到封裝腳距、扇出空間、通道路徑與可製造性評估。
阻抗控制協助管理傳輸線的幾何與電氣一致性,但通道表現還包含插入損耗、反射及串音。
即使直線段阻抗符合要求,焊墊、交流耦合電容、過孔與板邊接點的轉接,仍可能形成局部不連續。
未使用的過孔殘樁也可能影響高速訊號。是否透過走線層安排、盲孔或背鑽處理,應由通道分析決定,並確認製造公差。過孔與訊號完整性設計說明
打樣前,建議把驗證目的分開:
阻抗條可以提供重要證據,但不能直接取代產品完整通道的驗證。
介電常數 Dk 影響傳播與阻抗;損耗因子 Df 則與介質損耗有關。選材時,必須同時確認測試頻率、量測方法,以及數值對應的材料結構。
尤其不能把規格表上的 Dk 一律直接當成模擬輸入。材料商提供的 Design Dk,是為電路設計與建模提供的參考,使用前仍應確認適用條件。Dk 與 Design Dk 說明
另一個容易漏掉的條件是銅箔。相同材料名稱,搭配不同銅箔與線路尺寸,損耗表現仍可能不同。材料、銅箔與插入損耗參考
因此,送樣規格應明確列出材料完整型號、介質厚度、銅箔種類與成品銅厚。若需替代材料,應重新檢查疊構、阻抗與損耗模型,並取得確認。
精細線路有助於密集扇出,但高速走線也需要考慮導體損耗與尺寸變異。最小線寬線距應依區域需求配置,避免整條高速路徑都沿用扇出區的極細尺寸。
與板廠討論 DFM 時,建議確認:
能製作出一片樣品,與後續批次能否維持一致,需要分別評估。
板邊接點涉及插拔耐久性、鍍層、外形與接觸位置,不能只寫「金面」就視為規格完整。
以 OSFP 為例,其 MSA 分別規範板邊介面與接點鍍層要求。實際製作應依選定版本、連接器及產品條件確認,也要區分插拔接點與組裝焊墊的表面處理。OSFP 模組規範
散熱則應從主要發熱元件追到外殼與散熱器,同時檢查導熱墊接觸、組裝高度及板彎。PCB 改版若改變元件高度或局部剛性,也應同步檢查機構配合。
光模組 PCB 設計的關鍵,在於把高速電氣要求轉成可製造、可量測、可追溯的條件。比起單看板材等級,研發團隊更需要知道每一次材料或製程調整,是否改變原本的通道假設。
若正在規劃光模組 PCB 打樣,可提供 Gerber、疊構、阻抗要求與機構限制,與 eCloud 討論工程預審及製作條件;涉及特殊精細線路或驗證項目時,再依專案確認可行性與範圍。