Électronique du module : pilote, TIA/LA, DSP, contrôleur, alimentation

Derrière les deux sous-ensembles optiques se trouve une petite carte électronique qui fait tout le reste : elle transforme les bits électriques de l’hôte en courant laser, retransforme le photocourant en données propres, maintient le laser à puissance constante malgré la température et le vieillissement, mesure et rend compte, obéit aux broches basse vitesse et reste dans un budget de puissance strict. Cette page parcourt la carte bloc par bloc et relie chaque bloc à ce qui est visible de l’extérieur — broches, octets de mémoire et valeurs DDM.

Schéma-blocs

                    ┌─────────────── carte du module ───────────────┐
voies Tx hôte ──►  CDR / DSP ──► PILOTE laser ──► TOSA (laser + MPD)  ──► fibre
                    (retiming,      (polarisation +   │
                     égalisation,    modulation)      │ courant de surveillance
                     gearbox)                         ▼
                                              ┌── MCU ───┐  ◄── I²C (SCL/SDA)
                                              │ boucle APC │  ◄── TX_DISABLE, RS0/1, LPMode…
                                              │ ADC/DDM  │  ──► TX_FAULT, RX_LOS, IntL
                                              │ mémoire  │
                                              └──────────┘
voies Rx hôte ◄──  CDR / DSP ◄── LA / ampli linéaire ◄── TIA ◄── ROSA (PD)  ◄── fibre
                                                                 │
alimentation 3,3 V ──► limiteur d’appel de courant ──► LDO / DC-DC (1,8 V, 1,2 V, 0,9 V …) ──► chaque bloc

Les parties optiques : TOSA, ROSA, BOSA ; le bloc d’horloge : CDR ; le DSP en détail : Modulation & DSP.

Pilote laser

Chaîne de réception : TIA et LA

Ce qu’apporte la photodiode elle-même : Récepteurs.

Retiming et traitement du signal

• CDR / retimer — récupère l’horloge et retemporise les données d’un côté ou des deux ; présent dans le SFP+ (côté hôte), le SFP28/QSFP28 (les deux côtés), en bypass optionnel (CDR).
• DSP — sur les modules PAM4, remplace la paire LA/CDR par ADC → égaliseur → décision → DAC ; assure aussi la gearbox (8 voies hôte à 50G ↔ 4 voies média à 100G) et, dans les modules cohérents, la FEC. La puce la plus gourmande en énergie sur la carte (3–6 W dans un module 400G) — Modulation & DSP.
• Les conceptions linéaires (LPO) suppriment le DSP et laissent le SerDes de l’hôte égaliser ; le module se réduit alors à un pilote + TIA.

Microcontrôleur

Le MCU fait fonctionner le module : il échantillonne la température, le Vcc, la polarisation, ainsi que les mesures Tx et Rx via un ADC et les convertit à l’aide de l’étalonnage usine ; exécute la boucle de régulation APC et, si présente, la boucle TEC ; compare aux seuils et lève les drapeaux et IntL ; répond sur le bus deux fils, en émulant la cartographie mémoire avec ses pages et ses banques ; impose les mots de passe et la protection ; sur les modules CMIS, exécute les machines à états et le CDB. Détails, et pourquoi cela compte pour la programmation : Contrôleur et firmware.

Distribution de l’alimentation

Le Vcc en DDM est mesuré après le filtre d’entrée — typiquement 50 à 150 mV en dessous du rail hôte (Température et tension).

Broches basse vitesse et qui les gère

Définitions des broches par famille : Matériel SFP, Matériel QSFP.

Chemin thermique

L’électronique et l’optique dissipent leur chaleur dans le boîtier métallique, qui sert de dissipateur au module ; le dissipateur monté sur la cage et le flux d’air du châssis prennent ensuite le relais. Des pastilles thermiques couplent le DSP et le pilote laser au boîtier. Un module dont le boîtier est spécifié pour 70 °C peut voir la jonction de son DSP tourner 20 à 30 °C plus chaud — la raison pour laquelle c’est le flux d’air, et non « la fraîcheur de la pièce », qui détermine la durée de vie du module.

Ce qui tombe en panne sur la carte

Dans CodingBox

Tout ce que l’électronique mesure et pilote apparaît sur le banc : les valeurs et drapeaux DDM dans DDM, l’état de Tx disable et de la sélection de débit, l’état du module CMIS, et l’identité qui déclare la classe de puissance et la présence du CDR dans l’EEPROM editor. Un module dont la polarisation est au plafond du pilote pendant que la puissance Tx s’effondre est une carte qui vous dit que son laser est fini.