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半导体行业知识专题五：先进封装关键技术——Hybrid Bonding 半导体行业知识专题六：半导体制造设备深度解析及国产化发展（万字长文） | 半导体行业知识专题八：哈工大光源突破意味着什么？光刻机的核心是什么？ |
光模块测试仪器行业深度报告摘要：由于半导体行业体系庞大，理论知识繁杂，我们将通过多个期次和专题进行全面整理讲解。本专题主要从光模块测试仪器行业深度报告进行讲解，让大家更准确和全面的认识半导体地整个行业体系。我们分为半导体知识、半导体“芯”闻几个模块，欢迎各位大佬交流学习。 （完整高清PDF请扫码加入知识星球获取） 前几期我们讲了：【转发收藏】光模块三大核心工艺讲解 光模块技术路线梳理专题报告 光模块及光芯片技术行业深度报告 一、测试仪器是光模块产线的关键必要环节 （一）光模块：实现AI集群光互连的核心器件 光通信将光波作为载波信号传输信息，主要依靠光纤作为传输介质，以实现用户之间的通信。 随着AI及云计算的快速发展，数据中心对大规模、可扩展、高速互连的需求日益提升。传统铜缆连 接受制于带宽、功耗、传输距离等局限，光互连凭借其高速、低延迟、大容量、低损耗等优势，已 逐渐成为全球AI基础设施互连的关键技术路径。 光模块是实现光电信号互相转换的核心器件，是连接数据中心基础设施与通信网络的关键组件， 主要包括发射端（TOSA）、接收端（ROSA）、驱动电路和光电接口等，在光通信系统设备成本中 占比超过 50%。光发送端将设备侧传来的电信号经数字信号处理单元（DSP）及驱动器（Driver） 处理后，驱动激光器发射出相应速率的调制光信号，用于大容量、低损耗、长距离光纤传输；光接 收端由探测器将光信号转换为相应速率的电信号，经放大和恢复处理后由电接口输出。 根据传输速率，光模块可以分为低速光模块、中高速光模块和超高速光模块，其中低速光模块 的传输速率为 1G/2.5G/10G，广泛用于传统以太网、接入网等领域；中高速光模块的传输速率为 25G/40G/100G，主要应用于 5G 前传、数据中心内部互联等；超高速模块的传输速率可达 400G/800G/1.6T 以上，可支撑 AI算力中心、骨干网扩容等应用。 从产业链来看，光模块产业链上游主要包括光芯片、电芯片、光器件、封装材料等，中游光模 块厂商将光芯片、电芯片等零部件集成，完成光模块的设计、制造与封装，下游主要为微软、谷歌、 Meta、阿里巴巴、腾讯、字节跳动等国内外云厂商，以及中国移动、中国联通等电信市场运营商。 （二）测试仪器：光模块性能与可靠性的关键保障 光模块封装的核心工艺主要包括贴片、引线键合、耦合等。1）贴片：将激光器芯片、探测器芯 片等各类光电裸芯片精确地固定在PCB、陶瓷、基板等载体上。根据工艺不同，贴片又可分为共晶 和固晶两种方式，其中共晶贴片是指利用低熔点合金材料(如 AuSn 焊料)，在高温加压下使芯片与 基板形成共晶结合，适用于激光器、功率器件等高散热、高可靠场景需求的封装，需精准温控和压 力控制；固晶贴片利用导电银胶在芯片底部和基板上进行粘接，使用范围广、效率高，适用于电芯 片、PD等大批量、常规场景的装贴。2）引线键合：将裸芯片的焊垫与封装框架的引脚或基板上的 金属布线焊区通过金属引线（如金线、铜线、铝线等）进行连接，以实现有效电气连接和信号传输。 3）耦合：光信号通过光纤传输，激光器芯片产生的光源需要通过微透镜对光束进行准直、聚焦后才 能最大限度的进入到光纤中。耦合工艺通过“对准→透镜耦合→胶水固定→验证耦合效率”的流程， 将光高效高质的从一端耦合进入到另一端。4）测试：光模块出厂前还需进行老化测试、功能测试、 光电性能测试等，以保证光模块的良率和可靠性。 光电性能测试是光模块生产制造的关键环节。光模块作为光互连的关键器件，其性能直接决定 通信传输的效率和稳定性，IEEE、ITU-T、OIF等行业协会对于各类光模块参数制定了详细的标准， 光模块在研发与生产制造过程中需经过严格的测试环节。典型的光模块测试包括光模块发射端/光发 射器件(TOSA)、光模块接收端/光接收器件(ROSA)测试及电性能测试等，需使用采样示波器、时钟 恢复单元、误码分析仪、波长计、源表等多种电子测量仪器。发射端测试主要包括平均光功率测试、 消光比测试、眼图测试、光谱特性（中心波长、边模抑制比、光谱带宽）测试等，接收端核心测试 指标包括接收灵敏度、过载光功率、误码率等。 光模块测试仪器主要以采样示波器（DCA）、误码仪（BERT）、时钟恢复单元（CDR）为核 心，同时搭配光功率计、光衰减器、光开关等配套仪器仪表。1）发射端测试主体为采样示波器。首 先由BERT的码型发生器生成一个已知的序列，之后编码通过DUT验证板到达光模块的金手指， 再由TOSA完成电光转换后，由光发射端口发出信号；考虑到光信号传输至一定距离的时候波形会 出现一定程度的失真，为了保证输送进DCA中的光信号与光模块发射端的信号最大程度上的一致， 需要使用CDR从信号中提取出同步时钟作为DCA的触发时钟用于采样；同时还需要光开关(OSW) 配合波分复用器(WDM)选择和切换相应波长的待测光信号。2）接收端测试主体为BERT。BERT码型发生器发送一个序列，编码后经由DUT板送入标准光源接收端后，由标准光源发出光信号，到 达待测光模块的接收端后，经ROSA转为电信号，通过金手指由DUT板输入进BERT的接收部分， 解码的同时得到同步时钟。BERT 接收端码型发生器生成与发射端码型发生器相同且同步的数字序 列，并与接收到的序列进行比较，不一致的即为误码，使用计数器对误码位数进行计数，然后分析、 储存并显示结果。通过BERT的上位机可以读取待测模块的偏置电流及温度。 1.采样示波器 采样示波器主要用于对周期信号进行等效、重复采样，其基于等效时间采样原理触发与信号周 期相关的特定信号，在信号完成首次触发后即开始采样，并对该信号重复采样直至获取完整的眼图 波形数据，完成多次采样后对信号进行分析与测量。 实时采样是指在满足奈奎斯特采样定理的前提下，等时间间隔的对模拟信号进行采样，在单次 触发信号到达后，即可完成整个数据的采集过程。实时示波器在对被测信号的第一个位置点完成采样后，立刻将采样点通过模数转换器（ADC）进行量化编码处理为数字，再继续对之后采样的样点 进行采集和量化，因此实时示波器对ADC的采样率要求极高，优点是恢复波形的精确度高、普适性 强。 采样示波器通过等效采样对周期或者准周期信号进行多次连续采样，可以将高频、快速重复的 信号转换成低频、慢速的信号，并且能够扩展复现频率远超奈奎斯特极限频率的信号波形。相比实 时示波器，采样示波器可在极低的采样率下实现极高的带宽，获得更高的垂直分辨率和更低的噪声， 适用于周期信号的测量与分析。其核心性能指标为通道带宽。 2.误码仪 串行数据链路的完整性通常用比特误码率(BER)来表示，BER 是将误码比特数与发送的比特数 对比得出的估计值。误码仪是常用的传输链路信号分析仪器，可根据不同协议标准产生指定要求的 信号源，并对接收端返回的数据流进行采样锁定与逐位判定，最终完成误码统计分析、FEC纠错分 析及信噪比等指标测量并评估信号传输的质量。核心性能指标为单通道最高传输速率。 3.时钟恢复单元 资料来源：联讯仪器招股说明书，中国银河证券研究院 用于从数据信号中提取出对应频率的时钟信号，从而为采样示波器提供所需的同步触发时钟信 号，有效提升数据信号的波形恢复质量，进而评估高速信号的波形质量及测量指标参数，是高速串 行信号测试中的重要测试仪器。核心性能指标为最高恢复速率。 4.突发误码分析仪 一种特殊的误码分析仪，主要应用于无源光网络(PON)的测试。在无源光网络中，光线路终端 (OLT)会持续不断地向所有用户发送数据，所有用户终端都能同时接收到这些信息。用户端设备 (ONU)向光线路终端(OLT)上传数据时，为了避免信号冲突，每个用户需要在不同的时间段发送自己 的数据，这种快速、间歇性的数据传输方式被称为“突发模式”。核心性能指标为单通道最高突发速率，决定了产品能覆盖的突发传输链路的单通道速率上限，指标越高，能覆盖的突发传输链路速 率范围越广。 5.其他配套 波长计：用于测量传输线路中电磁波波长的测量仪器，应用于可调激光器、光模块的生产、测 试及校准，以及DBR、DFB等激光器的波长测量及验证。核心性能指标为波长测量精度。 源表：可同时输出并测量电压和电流的测量仪器，具有高精度和高准确度的特点，广泛应用于 光通信、半导体、新能源等领域。主要性能指标包括最小电流分辨率、最小电压分辨率等。 主营二手设备产品：KLA全系列缺陷检测、LAM、美国应用材料（AMAT）等半导体八大工艺二手设备，欢迎有需要的终端客户洽谈合作：13162076710 李经理———————————————————— 请联系商务号：13162076710 (薇：jqk-you) 免责声明：1、我们尊重知识产权，本公众号图文、数据、视频等内容有援引网络或其他公开资料，版权归属原作者、原发表出处。若版权所有方对本公众号的引用持有异议，敬请文末留言或私信我们，我们保证及时予以处理。2、本公众号提供的内容仅供读者交流学习和参考，不涉及商业目的。3、本公众号内容仅代表作者观点，我们不对内容的准确性、可靠性或完整性承担明示或暗示的保证。读者读后做出的任何决定或行为，是基于自主意愿和独立判断做出的，请读者明确相关结果。 往期好文推荐
