3.3 光化产业化的实施过程
3.3.1 目前光化的产业化态势
在数据流量庞大的今天,要提高与服务器等用于网络连接的电子装置的性能,在电子装置内导入光电电路组装技术,采用将光与电整合,以光来完成信号传输,以电进行运算的新一代高速运算所需的安装基板是当务之急。其实施方案就是在目前已发展得非常成熟的纯电互连的印制电路板上,再附加上一层导光层,使得传统电路板的使用由现有的电连接技术延伸到光传输领域。日本等国正在加速研发在光电路板(OEPCB)上组装连接器和附加光模块,并积极推进其标准化进程。
3.3.2 光化产业化的实施过程
纵览目前国外光化产业化的实施过程,大致可分为下述三个阶段。
1. 第一阶段
此阶段始于20世纪90年代初,使用光纤及多种光纤连接器(主要是分离式光纤及光纤连接器)进行模组与模组之间或模组与元器件之间的互连,如图3.7和图3.8所示。其中,图3.7展示了多心直角弯曲(RAO)光连接器和PT连接器,图3.8展示了PMT连接器和SF/MF连接器。由于其结构简单,为目前大型主机所广泛采用,用于提供较低廉的点对点的光连接。由于采用单膜光纤在载板内进行光互连,这种光互连方式是过去已采用的光纤通信技术的一种衍生方式,采用该方式可比较容易地实现将光通信信号由一点传递到另一点的定向传送。
2. 第二阶段
在电路板上分别组装LSI与光I/O,再用光纤与连接器连接,实施芯片与芯片和板与板间的光互连,如图3.9所示。
图3.7 多心直角弯曲(RAO)光连接器和PT连接器
图3.8 PMT连接器和SF/MF连接器
图3.9 芯片与芯片和板与板间的光互连
3. 第三阶段
采用挠性基板的光连接技术,如图3.10所示。此阶段始于20世纪90年代中期,利用布设在挠性基板上的光纤进行互连。同样,该技术还可以应用于如前所述的连接器进行点对点的光连接。由挠性光波导薄板构成光信号网络,是光波导链路产品的形式和技术第二发展阶段的最突出特点。用光纤代替了金属丝线,其特点是以挠性材料作为固定的载体,采用挠性光纤传送光信号,该方式在对配线特性阻抗实施高精度控制方面,比原有采用电气配线方式有了特别明显的改善。挠性光纤在光信号传送中的应用如图3.11所示。
图3.10 采用挠性基板的光连接技术
图3.11 挠性光纤在光信号传送中的应用
4. 光化产业化所面临的问题
由于电互连在物理性能方面的局限性,光互连已经登上了新的历史舞台,其涉及的主要内容有光波导材料、光波导的制作方法、低成本的光电元器件以及光组装等,而且,上述技术必须与传统的设计、制造、加工和配合精度相兼容。我们有理由相信,随着光电印制板(OEPCB)产业化的加速,必将大大提高终端产品的性能。
多层光配线的基本构成如图3.12所示。
图3.12 多层光配线的基本构成
3.3.3 光电子电路组装技术的标准化动向
目前,日本的光电子组装技术的标准化水平处于世界领先地位,其光电子电路标准化组织结构及其工作模式,如图3.13所示。
图3.13 日本的光电子电路标准化组织结构及其工作模式