[发明专利]适用于SFP+高速光电通信的收、发、控三合一芯片

说明书

技术领域

本发明涉及SPF+系统设计领域，具体的，涉及一种适用于SFP+高速光电通信的收、发、控三合一芯片。

背景技术

随着光通信技术的普及，人们对于速率的要求越来越高。SFP+(Small Form-factor Pluggables)作为一种高速小体积的规范，受到越来越多的关注。而由于成本、体积以及功耗等的要求，SFP+单芯片解决方案成为了人们关注的一个焦点。

为了减少PCB的BOM成本和外部元件数量，有一部分芯片厂商研发出了发射端激光驱动器和接收端限幅放大器结合的二合一光电转换芯片。

但是，由于市场竞争越来越激烈，光模块制造商多年来一直承受着降低产品价格的压力，市场迫切需要一款具有高集成度、低成本和低功耗特性的三合一高性能芯片组。

目前SFP+芯片厂商主要采用SiGe工艺技术，但是该技术无法用来制造实现MCU主控单元，而且成本很高，因此，在市面上没有类似的将光发送模块、光接收模块和主控模块三合一的芯片解决方案。

因此，如何集成MCU主控单元，兼顾芯片性能，达到减少SFP+模组整机体积、成本，甚至功耗的目的，成为SFP+单芯片解决方案的一个关注点。

发明内容

本发明的目的在于提出一种适用于SFP+高速光电通信的收、发、控三合一芯片实现方法，有效的将SFP+模组所需要的发送器、接收器和MCU主控单元集成在一个芯片上，在不牺牲性能和功耗的基础上，减小SFP+模组的BOM体积和成本，进而简化用户的板级电路设计，降低设计难度，缩短生产周期。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种适用于SFP+高速光电通信的收、发、控三合一芯片，其特征在于：采用CMOS制造工艺，将SFP+高速光通信中的光接收模块、光发送模块、主控模块、电源模块和包括A/D转换单元和内部存储单元的其它功能模块集成在一个收、发、控三合一芯片中。

优选地，所述CMOS制造工艺，为CMOS 28-90nm工艺。

优选地，所述主控模块包括MCU主控单元，所述MCU主控单元与光接收模块和光发送模块连接，通过相关参数控制光接收模块和光发送模块，实现相关信号的分析、处理、控制和传输，对输入信号和输出信号进行补偿和调整；

所述光发送模块，包括激光器驱动单元、时钟数据恢复电路CDR和自动功率控制单元，用于控制光发射组件将所述输入电信号转换为输出光信号，所述自动功率控制单元，通过光发射组件得到的输出光功率与所述MCU主控单元设置的目标光功率进行比较得出模拟电压信号，并发送至所述激光器驱动单元，所述激光器驱动单元，用于根据所述模拟电压信号生成相应的偏置电流和调制电流，并用来驱动光发射组件将外部输入电信号转换为所述输出光信号，所述激光器驱动单元还集成时钟数据恢复电路CDR，用于从传进来的电信号数据中恢复嵌入的时钟，然后按照恢复的时钟进行数据位对齐；

所述光接收模块，包括限幅放大电路单元和时钟数据恢复电路CDR，用于控制光接收组件将输入光信号转换为输出电信号，所述限幅放大电路单元，用于对光接收组件转换出的电信号进行三级放大以生成所述输出电信号，并将该输出电信号发送至外部电接口单元；所述限幅放大电路单元还集成有所述时钟数据恢复电路CDR，同样用于从数据中恢复嵌入的时钟，然后按照恢复的时钟进行数据位对齐。

优选地，所述A/D转换单元，用于将外部电压、温度、接收光功率、发射光功率、偏置电流等的模拟信号转换为数字信号，与MCU主控单元共同完成数字诊断功能；所述内部存储单元用于存储程序和数据。

优选地，所述电源模块包括DC-DC电路和LDO电路，外部电源先通过转换效率较高的DC-DC电路进行一次变压，转换成较低电压，达到节约功耗的目的；再将DC-DC转换得到的电压，通过低噪的LDO电路进行二次转换，供给内部电路使用，达到提高电源质量的目的。

进一步优选地，所述电源模块包括LDO_DIG电路，DC-DC电路，和与所述DC-DC电路连接的LDO_RX电路和LDO_TX电路，所述LDO_RX电路和光接收模块连接，所述LDO_TX电路和光发送模块连接，所述LDO_DIG电路,直接给所述MCU主控单元供电。

优选地，在电压转换电路的参数设计上，需要将DC-DC电路转换得到的电压值，尽可能贴近芯片内部电路需要的供电电压。

优选地，所述CDR电路具有normal、bypass和powered-down三种状态，

所述normal状态，表示CDR电路会对输入的数据进行时钟提取和位对齐操作，