يتم تصنيع الألياف الضوئية لجهاز الإرسال والاستقبال في المنشآت

 

يتم تصنيع أجهزة الألياف الضوئية المرسلة والاستقبال في منشآت متخصصة تجمع بين بيئات غرف الأبحاث المتقدمة وخطوط التجميع الدقيقة وأنظمة مراقبة الجودة الصارمة. تدمج هذه المرافق إنتاج المكونات الإلكترونية الضوئية، وتجميع لوحات الدوائر المطبوعة، والاختبار الشامل لإنتاج وحدات قادرة على تحويل الإشارات الكهربائية إلى إشارات ضوئية والعودة.

تمتد مواقع التصنيع على مستوى العالم، مع تركز مراكز الإنتاج الرئيسية في الصين (شنتشن، تشينغداو، ووهان)، والولايات المتحدة (وادي السيليكون، سان خوسيه)، وماليزيا، وتايوان. وصل سوق أجهزة الإرسال والاستقبال الضوئية إلى 12.6 مليار دولار في عام 2024 ويستمر في النمو بنسبة 13-16% سنويًا، مما يؤدي إلى توسيع المنشأة والتقدم التكنولوجي.

 

 

متطلبات منشأة التصنيع

 

معايير غرف الأبحاث ومراقبة البيئة

تشكل مرافق غرف الأبحاث أساس تصنيع الألياف الضوئية لجهاز الإرسال والاستقبال. تحافظ هذه البيئات الخاضعة للرقابة على أعداد الجسيمات عند مستويات ISO Class 5 إلى ISO Class 7، مع غرف الأبحاث من الفئة 5 التي تحتوي على 100000 جسيم كحد أقصى (0.5 ميكرون أو أكبر) لكل متر مكعب من الهواء. وللمقارنة، يحتوي الهواء الحضري الخارجي على ما يقرب من 35 مليون جسيم لكل متر مكعب.

توجد متطلبات صارمة لأن تقنية الألياف الضوئية تنقل البيانات عبر خيوط زجاجية أرق من شعر الإنسان. حتى التلوث المجهري-الذي يصل حجمه إلى 0.5 ميكرون-يمكن أن يتسبب في فقدان نقل الضوء أو تدهور الإشارة. يبلغ قطر شعرة الإنسان 100 ميكرون، في حين يبلغ حجم الجزيئات المحسوبة في غرف الأبحاث 0.5 ميكرون فقط، مما يجعلها غير مرئية للعين المجردة.

تحافظ أنظمة التحكم في درجة الحرارة والرطوبة على ظروف مستقرة بين 20-24 درجة مع مستويات رطوبة تتراوح بين 40-60%. تمنع هذه المعلمات التمدد الحراري للمكونات والأضرار المرتبطة بالرطوبة أثناء التجميع. تقوم أنظمة تنقية الهواء بتدوير الهواء من خلال مرشحات HEPA كل 15-20 دقيقة، مما يؤدي إلى إزالة الجزيئات بشكل مستمر.

يمثل الموظفون ما يقرب من 75% من مصادر التلوث في غرف الأبحاث، بينما تأتي نسبة 25% المتبقية من المعدات وأنظمة التهوية وهياكل الغرف. يرتدي موظفو التصنيع بدلات غرف الأبحاث الكاملة، بما في ذلك القلنسوات والأقنعة والقفازات والأحذية المتخصصة. حتى الشخص الذي لا يتحرك يولد 100000 جسيم (0.3 ميكرون أو أكبر) بمجرد الجلوس أو الوقوف.

معدات التجميع المتقدمة

تحتوي مرافق الألياف الضوئية الحديثة لجهاز الإرسال والاستقبال على خطوط تجميع آلية تتميز بمعدات محاذاة دقيقة ومحطات تكنولوجيا التركيب السطحي (SMT) وأنظمة لحام بإعادة التدفق. تحقق معدات المحاذاة التفاوتات المسموح بها داخل الميكروميتر لضمان نقل الإشارة الأمثل بين ثنائيات الليزر ونوى الألياف.

اختر-و-ضع الأجهزة مكونات صغيرة-بما في ذلك الدوائر المتكاملة والمقاومات والمكثفات-على لوحات الدوائر المطبوعة بدقة تقاس بأجزاء من الألف من المليمتر. يمكن لهذه الأنظمة الآلية وضع آلاف المكونات في الساعة مع الحفاظ على معايير الجودة المتسقة.

تقوم معدات ربط القوالب بتوصيل الثنائيات الليزرية والكاشفات الضوئية إلى مبانيها باستخدام مواد لاصقة متخصصة أو تقنيات لحام. تقوم آلات ربط الأسلاك بعد ذلك بإنشاء وصلات كهربائية بين الرقائق ولوحات الدوائر باستخدام أسلاك ذهبية أو ألومنيوم يصل قطرها إلى 25 ميكرون.

تعمل محطات اقتران الألياف على محاذاة الألياف الضوئية مع مصادر الليزر أو أجهزة الكشف الضوئي، وهي عملية بالغة الأهمية تتطلب دقة أقل من - ميكرون. تعمل أنظمة المحاذاة النشطة على ضبط موضع الألياف في الوقت الفعلي-أثناء مراقبة خرج الطاقة الضوئية، مما يؤدي إلى تحسين الاتصال قبل التثبيت الدائم.

 

عمليات التصنيع الأساسية

 

تجميع المكونات الإلكترونية الضوئية

يتكون قلب كل وحدة ألياف ضوئية لجهاز الإرسال والاستقبال من مجموعتين فرعيتين إلكترونيتين أساسيتين: مجموعة الإرسال الضوئية الفرعية -(TOSA) ومجموعة الاستقبال الضوئية الفرعية- (ROSA). قد تستخدم الوحدات الأكثر تقدمًا التجميع -الفرعي البصري الاتجاهي- (BOSA) الذي يدمج كلتا الوظيفتين.

تعمل مكونات TOSA على تحويل الإشارات الكهربائية إلى إشارات ضوئية باستخدام الثنائيات الليزرية أو الثنائيات الباعثة للضوء-كمصادر للضوء. تبدأ عملية التجميع بتركيب شريحة الليزر على مبرد كهروحراري (TEC) لتثبيت درجة الحرارة. يقوم المهندسون بعد ذلك بتركيب صمامات ثنائية ضوئية للمراقبة لتتبع طاقة الخرج والعوازل الضوئية لمنع الانعكاسات الخلفية.

تقوم العدسات المزدوجة بتركيز مخرج الليزر في قلب الألياف، وهي عملية تتطلب محاذاة دقيقة يتم الحفاظ عليها من خلال الختم المحكم. تخضع مجموعة TOSA الكاملة للاختبار في درجات حرارة مختلفة لضمان التشغيل المستقر عبر نطاقات درجات الحرارة الصناعية من -40 درجة إلى 85 درجة أو النطاقات التجارية من 0 درجة إلى 70 درجة.

تؤدي مكونات ROSA الوظيفة العكسية، حيث تحول الإشارات الضوئية الواردة مرة أخرى إلى إشارات كهربائية. الكاشف الضوئي-عادةً ما يكون ثنائي ضوئي PIN أو ثنائي ضوئي انهياري (APD)-يلتقط الإشارة الضوئية ويولد تيارًا كهربائيًا. تقوم مضخمات المعاوقة العابرة (TIA) بتحويل هذا التيار إلى جهد وتضخيمه إلى مستويات قابلة للاستخدام.

توفر أجهزة الاستقبال المستندة إلى APD- حساسية أفضل بمقدار 6-10 ديسيبل من الثنائيات الضوئية PIN من خلال تأثيرات مضاعفة الانهيار، مما يجعلها مناسبة لتطبيقات المسافات الطويلة-. تقوم المضخمات اللاحقة بمعالجة الإشارة بشكل أكبر، وتحويل السعات المتفاوتة إلى إشارات رقمية متسقة للدوائر اللاحقة.

تجميع وتكامل لوحات الدوائر المطبوعة

توفر مجموعة لوحات الدوائر المطبوعة (PCBA) التحكم الإلكتروني وقدرات معالجة الإشارات لوحدات الألياف الضوئية لجهاز الإرسال والاستقبال. يمر ثنائي الفينيل متعدد الكلور العاري عبر خطوط تجميع SMT حيث تقوم الأنظمة الآلية بتطبيق معجون اللحام من خلال الاستنسل، ووضع المكونات، وتنفيذ اللحام بإعادة التدفق.

تشتمل مكونات التركيب السطحي- على دوائر تشغيل الليزر (LDD)، ودوائر الساعة واستعادة البيانات (CDR)، ووحدات التحكم الدقيقة، وشرائح إدارة الطاقة، ومكونات سلبية متنوعة. تعمل دوائر LDD على تحويل إشارات الجهد الرقمي إلى إشارات حالية تعمل على تشغيل صمامات الليزر الثنائية، مع تصميمات شرائح مختلفة محسنة لأنواع ليزر محددة.

تخدم دوائر CDR وظيفتين مهمتين: توفير إشارات الساعة لدوائر الاستقبال واستعادة البيانات من الإشارات المستقبلة. أثبتت هذه المكونات أنها ضرورية للوحدات الضوئية عالية السرعة-والبعيدة-مثل متغيرات 10G SFP+ ER أو 10G SFP+ ZR. تقوم العديد من الوحدات-قصيرة المدى مثل 100G SR4 بدمج وظائف LDD وCDR في شرائح فردية لتحقيق كفاءة التكلفة.

يمكن إضافة مكونات حزمة الخط -المزدوجة (DIP) من خلال تقنية الفتحة- لتطبيقات محددة تتطلب معالجة طاقة أعلى أو قوة ميكانيكية. يخضع PCBA المكتمل للفحص البصري الآلي (AOI) للكشف عن عيوب اللحام أو اختلال المكونات أو الأجزاء المفقودة.

إجراءات الاختبار والمعايرة

تخضع كل وحدة من وحدات الألياف الضوئية لجهاز الإرسال والاستقبال لاختبارات مكثفة قبل مغادرة المنشأة. تتحقق الاختبارات الأولية من الوظائف الأساسية عن طريق توصيل الوحدات بلوحات اختبار متخصصة توفر مدخلات الطاقة والإشارة. تؤكد قياسات طاقة جهاز الإرسال أن الخرج البصري يقع ضمن نطاقات محددة، يتم قياسها عادةً بالمللي واط أو ديسيبل مللي واط.

يتحقق الاختبار الطيفي من دقة الطول الموجي باستخدام محللات الطيف الضوئي. على سبيل المثال، يجب أن تبعث وحدة SFP 1310 نانومتر ضوءًا ضمن بضعة نانومترات من الطول الموجي الاسمي- الانحرافات التي تتجاوز التسامح تسبب مشكلات في التوافق مع المعدات الحساسة للطول الموجي-. يعرض المحلل الطاقة مقابل الطول الموجي، موضحًا ما إذا كان ذروة الطول الموجي يلبي مواصفات MSA (اتفاقية -المصادر المتعددة).

يحدد اختبار حساسية جهاز الاستقبال الحد الأدنى من الطاقة الضوئية المطلوبة للاستقبال الخالي من الأخطاء-. يقوم المهندسون بتقليل طاقة الإدخال تدريجيًا أثناء مراقبة معدل خطأ البت (BER)، مما يحدد عتبة الحساسية. تتراوح هذه المعلمة عادةً من -14 ديسيبل ميلي واط للوحدات قصيرة المدى-إلى -28 ديسيبل ميلي واط أو أفضل للتطبيقات طويلة المدى.

يتصور تحليل مخطط العين جودة الإشارة من خلال تراكب آثار إشارة متعددة، مما يؤدي إلى إنشاء نمط يشبه العين المفتوحة. يشير حجم "فتحة العين" إلى سلامة الإشارة-وتمثل الفتحات الأكبر إشارات أكثر نظافة مع تشويش وتشويش أقل. تشمل المعلمات المقاسة إغلاق عين المرسل والتشتت (TDECQ)، وأوقات الارتفاع والهبوط، ونسبة الانقراض.

تُخضع اختبارات دورة درجة الحرارة الوحدات لدرجات حرارة عالية ومنخفضة أثناء مراقبة الأداء. يقوم المهندسون بضبط تيارات انحياز الليزر وعتبات المراقبة عند درجات حرارة مختلفة، وبرمجة قيم التعويض في ذاكرة المتحكم الدقيق. تتطلب عملية تعويض درجة الحرارة هذه عدة ساعات في الغرف الحرارية، ودورة من خلال درجات الحرارة بزيادات قدرها 5-10 درجات.

تقوم أنظمة الاختبار الآلي بتقييم وظائف المراقبة التشخيصية الرقمية (DDM) التي تبلغ عن درجة حرارة التشغيل والجهد وطاقة الإرسال وطاقة الاستقبال وتيار انحياز الليزر. تتيح هذه المعلمات لمسؤولي الشبكة مراقبة سلامة الوحدة النمطية والتنبؤ بالفشل قبل حدوثه.

إنهاء-تنظيف الوجه والفحص النهائي

تؤثر نظافة واجهة الموصل البصري- بشكل كبير على أداء الألياف الضوئية لجهاز الإرسال والاستقبال. يمكن أن يتسبب وجود جسيم غبار واحد على الموصل في توهين الإشارة أو أخطاء في البت أو حتى تلف دائم في قلب الألياف. تنفذ مرافق التصنيع بروتوكولات تنظيف صارمة قبل التغليف النهائي.

يبدأ الفحص باستخدام مجاهر الألياف الضوئية- أو أنظمة الفحص الآلي التي تعمل على تكبير وجه الموصل-200-400 مرة. يتحقق المفتشون من وجود خدوش أو تلوث أو تلف في الطويق أو قلب الألياف. تُظهر الوجوه النظيفة-أسطحًا ناعمة وخالية من العيوب عند التكبير.

تستخدم عمليات التنظيف أدوات متخصصة، بما في ذلك أطراف التنظيف الهلامية التي تعمل على إزالة الحطام من منافذ الموصل ومنظفات-نقرة واحدة المزودة بأطراف من الألياف الدقيقة التي تهتز لإزالة الجزيئات. بالنسبة للتلوث العنيد، يستخدم الفنيون مذيبات من الدرجة الضوئية - متبوعة بمناديل خالية من الوبر - مصممة خصيصًا للألياف الضوئية.

تتكرر دورة فحص التنظيف-حتى تفي الوجوه النهائية-بمعايير النظافة IEC 61300-3-35. تحدد هذه المواصفة القياسية الدولية المستويات المقبولة من الخدوش والعيوب ومناطق التلوث على الأسطح الطرفية للموصل. فقط الوحدات التي تجتاز هذه المعايير الصارمة هي التي تنتقل إلى التعبئة والتغليف.

 

 

نظم إدارة الجودة

 

شهادة الأيزو 9001:2015

تحافظ الشركات الرائدة في مجال تصنيع الألياف الضوئية لأجهزة الإرسال والاستقبال على شهادة ISO 9001:2015، وهي المعيار الدولي لأنظمة إدارة الجودة. توضح هذه الشهادة العمليات المتسقة لتصميم المنتج وتطويره وإنتاجه وتركيبه وتقديم الخدمة.

يشمل نظام إدارة الجودة فحص المواد الواردة، ومراقبة عملية التصنيع، وإجراءات الاختبار، وآليات تعليقات العملاء. تقوم المرافق بتوثيق إجراءات التشغيل القياسية لكل خطوة إنتاج، مما يضمن الاتساق عبر الورديات وخطوط الإنتاج.

تقوم برامج التحسين المستمر بتحليل بيانات العيوب، وعائدات الإنتاج، وعائدات العملاء لتحديد المجالات التي تتطلب التحسين. تقوم مراجعات الإدارة المنتظمة بتقييم أهداف الجودة ونتائج التدقيق ومقاييس أداء العملية. ويمتد الهدف إلى ما هو أبعد من مجرد الامتثال-حيث تسعى المنشآت المعتمدة إلى تحقيق التميز التشغيلي من خلال تحسين الجودة المنهجي.

تشكل إدارة جودة الموردين مكونًا مهمًا، حيث تتحقق إجراءات الفحص الواردة من أن TOSA وROSA والدوائر المتكاملة والمكونات السلبية تلبي المواصفات قبل دخول الإنتاج. تعمل أنظمة التتبع على تتبع المكونات بدءًا من المورد وحتى التجميع وحتى المنتج النهائي، مما يتيح التعرف السريع على المشكلات في حالة ظهور العيوب.

الامتثال لـ MSA وقابلية التشغيل البيني

يضمن الامتثال لاتفاقية المصادر المتعددة (MSA) أن تعمل وحدات الألياف الضوئية لجهاز الإرسال والاستقبال بشكل تبادلي عبر المعدات من مختلف الشركات المصنعة. تحدد مواصفات MSA الأبعاد الميكانيكية والواجهات الكهربائية والمتطلبات الحرارية وقدرات التشخيص الرقمي لعوامل الشكل بما في ذلك SFP وSFP+ وSFP28 وQSFP+ وQSFP28 وQSFP-DD.

تشير مرافق التصنيع إلى وثائق MSA خلال عمليات التصميم والإنتاج. تحدد المواصفات الميكانيكية أبعاد الهيكل حتى 0.1 مم، مما يضمن ملاءمة الوحدات بشكل صحيح في المحولات وأجهزة التوجيه وبطاقات واجهة الشبكة. تحدد المواصفات الكهربائية تعيينات الدبوس ومستويات الجهد وخصائص الإشارة.

تحدد المواصفات الحرارية الحد الأقصى لاستهلاك الطاقة وحدود درجة حرارة العلبة. على سبيل المثال، تستهلك وحدات QSFP28 عادةً طاقة قصوى تبلغ 3.5 وات مع درجة حرارة قصوى تبلغ 70 درجة. تتحقق المنشآت من صحة الأداء الحراري من خلال اختبار الغرفة البيئية في أسوأ-الظروف.

يتحقق اختبار قابلية التشغيل البيني من أن الوحدات تعمل بشكل صحيح مع منصات الشركات المصنعة للمعدات الكبرى بما في ذلك Cisco وJuniper وArista وDell وHPE. تحتفظ العديد من المرافق بمعدات من بائعين متعددين خصيصًا للتحقق من التوافق. يجب أن تتوافق تطبيقات مراقبة التشخيص الرقمي مع توقعات المضيف لعناوين التسجيل وتنسيقات البيانات.

شهادات البيئة والسلامة

يقيد امتثال RoHS (تقييد المواد الخطرة) استخدام الرصاص والزئبق والكادميوم والكروم سداسي التكافؤ وثنائي الفينيل متعدد البروم وإثيرات ثنائي الفينيل متعدد البروم في المنتجات المصنعة. تتطلب لوائح الاتحاد الأوروبي الحصول على شهادة RoHS للمنتجات المباعة في الدول الأعضاء.

تمثل REACH (تسجيل وتقييم وترخيص وتقييد المواد الكيميائية) لائحة أخرى للاتحاد الأوروبي تتناول السلامة الكيميائية. يجب على الشركات المصنعة تحديد المواد الكيميائية الموجودة في المنتجات والإبلاغ عنها، مع التأكد من أنها لا تحتوي على مواد مثيرة للقلق للغاية (SVHC) أعلى من التركيزات المحددة.

تؤكد شهادة الجزء 15 من لجنة الاتصالات الفيدرالية (FCC) أن التداخل الكهرومغناطيسي من الأجهزة لا يزال أقل من الحدود المعتمدة. تثبت هذه الشهادة أهميتها بالنسبة للمنتجات المباعة في الولايات المتحدة، حيث تحمي من تداخل الترددات اللاسلكية مع الأجهزة الأخرى.

توضح علامة CE التوافق مع معايير الصحة والسلامة وحماية البيئة الأوروبية. تلبي المنتجات التي تحمل علامات CE متطلبات توجيهات الاتحاد الأوروبي المعمول بها، مما يتيح حرية الحركة في جميع أنحاء المنطقة الاقتصادية الأوروبية.

توفر شهادة TUV (Technischer Überwachungsverein)، رغم أنها طوعية، -تحققًا من طرف ثالث لمعايير السلامة. تخضع المنشآت المعتمدة من TUV- لعمليات تدقيق صارمة لبيئات الإنتاج وإجراءات السلامة وأنظمة مراقبة الجودة.

 

مراكز التصنيع العالمية

 

مراكز الإنتاج في آسيا-المحيط الهادئ

تهيمن الصين على صناعة الألياف الضوئية لأجهزة الإرسال والاستقبال مع وجود العديد من المرافق التي تتركز في شنتشن بمقاطعة قوانغدونغ. يوفر النظام البيئي لتصنيع الإلكترونيات في المنطقة إمكانية الوصول إلى موردي المكونات والعمالة الماهرة والبنية التحتية اللوجستية. تقوم الشركات المصنعة الكبرى بما في ذلك Accelink وEoptolink وHisense Broadband وINNOLIGHT بتشغيل مرافق الإنتاج في المدن الصينية.

تستضيف شنتشن على وجه التحديد شركات مثل HDV Photoelectron Technology وHuihong Technologies والعديد من الشركات المصنعة للعقود. إن مكانة المدينة كمركز تكنولوجي يجذب المواهب والاستثمارات، ويدعم الشركات المصنعة والشركات الناشئة على حد سواء. تتراوح إمكانيات الإنتاج من أجهزة الإرسال والاستقبال الأساسية 1G إلى -وحدات 800G المتطورة.

وتمثل ووهان وتشينغداو مراكز تصنيع إضافية. تدير شركة Hisense Broadband مراكز البحث والتطوير في كلتا المدينتين إلى جانب قواعد الإنتاج، مما يعزز الشراكات الجامعية الإقليمية للتعاون البحثي. أنشأت شركة Accelink منشآتها الإنتاجية الرئيسية في ووهان، مستفيدة من دعم الحكومة المحلية للصناعات ذات التقنية العالية-.

برزت ماليزيا كموقع إنتاج مهم، خاصة بعد أن افتتحت Accelink شركة Phabritek التابعة لها هناك في نوفمبر 2023. وتقوم المنشأة بتصنيع-وحدات إلكترونية بصرية متطورة لقطاعات الاتصالات المتقدمة، مع الاستفادة من قدرات تصنيع أشباه الموصلات والإلكترونيات الراسخة في ماليزيا.

تستضيف تايوان العديد من الشركات المصنعة للألياف الضوئية لأجهزة الإرسال والاستقبال بما في ذلك Liverage Technology، التي تنتج أجهزة الإرسال والاستقبال والمكونات البصرية ومعدات الاختبار. تُترجم خبرة تايوان في مجال أشباه الموصلات بشكل جيد إلى إنتاج المكونات البصرية، وخاصة بالنسبة للتقنيات المتقدمة مثل ضوئيات السيليكون.

مرافق أمريكا الشمالية

تحافظ الولايات المتحدة على إنتاج كبير من الألياف الضوئية لأجهزة الإرسال والاستقبال، خاصة للتطبيقات المتطورة والمتخصصة. يستضيف وادي السيليكون ومنطقة سان خوسيه مرافق للشركات بما في ذلك Source Photonics وLumentum (التي استحوذت على NeoPhotonics) وCoherent Corp (المعروفة سابقًا باسم II-}VI).

تقوم شركة Coherent Corp بتشغيل العديد من المرافق بعد استحواذها على Finisar وCoherent Inc. وقد عززت عمليات الاستحواذ هذه القدرة التصنيعية الكبيرة، مما أدى إلى توسيع محفظة أجهزة الإرسال والاستقبال الخاصة بالشركة من مركز البيانات إلى تطبيقات الاتصالات طويلة المدى-. غالبًا ما تركز منشآت أمريكا الشمالية على البحث والتطوير جنبًا إلى جنب مع الإنتاج، وتطوير وحدات-الجيل التالي 400G و800G.

تحتفظ شركة Approved Networks-بأحدث-مرافق الاختبار-في الولايات المتحدة، على الرغم من أنها تعتمد على الشركات المصنعة المتعاقدة من المستوى الأول في الإنتاج. يسمح هذا النموذج للشركات بالتحكم في الجودة والبرمجة مع الاستفادة من البنية التحتية للتصنيع القائمة.

وتشمل المزايا الإقليمية القرب من العملاء الرئيسيين، وحماية الملكية الفكرية، وتقليل مخاطر سلسلة التوريد. ومع ذلك، فإن ارتفاع تكاليف العمالة مقارنة بآسيا عادة ما يحد من إنتاج أمريكا الشمالية ويقتصر على المنتجات المتميزة، أو الوحدات المتخصصة، أو التطبيقات التي تتطلب التصنيع المحلي لأسباب أمنية.

وجود التصنيع الأوروبي

لا يزال تصنيع الألياف الضوئية لأجهزة الإرسال والاستقبال في أوروبا محدودًا أكثر مقارنة بآسيا وأمريكا الشمالية، مع تركز المرافق في ألمانيا وسويسرا ودول أوروبا الغربية الأخرى. تستفيد شركات مثل HUBER+SUHNER من الخبرة في تصميم وتصنيع المكونات الضوئية لأجهزة الإرسال والاستقبال.

غالبًا ما يؤكد المصنعون الأوروبيون على الجودة والتطبيقات المتخصصة والتكامل الرأسي. على سبيل المثال، توفر شركة HUBER+SUHNER المكونات البصرية لمصنعي أجهزة الإرسال والاستقبال بينما تنتج أيضًا وحدات إرسال واستقبال كاملة. يتيح هذا التكامل الرأسي مراقبة أكثر صرامة للجودة وتصميمات متخصصة لتطبيقات الاتصالات.

تدير شركة Radiall مرافق غرف الأبحاث في فرنسا لتطوير وتصنيع منتجات الألياف الضوئية بما في ذلك أجهزة الإرسال والاستقبال D-Lightsys. تخدم المرافق الأوروبية عادة الأسواق الإقليمية، وتلبي الطلب على البنية التحتية للاتصالات والتطبيقات الصناعية ومعدات الشبكات المتخصصة.

 

 

اتجاهات الصناعة وتطور التكنولوجيا

 

الانتقال إلى معدلات بيانات أعلى

تعمل مرافق التصنيع على تكييف العمليات بشكل مستمر لدعم معدلات البيانات المتزايدة. يتطلب الانتقال من أجهزة الإرسال والاستقبال 100G إلى 400G دقة محسنة في المحاذاة، وتحسين الإدارة الحرارية، ومعدات اختبار أكثر تطورًا. تستثمر المرافق في الآلات الجديدة القادرة على التعامل مع المكونات الأصغر حجمًا والتفاوتات الأكثر صرامة.

دخلت وحدات 800G مرحلة الإنتاج في عام 2024، حيث قام مشغلو مراكز البيانات كبيرة الحجم بنشر ملايين الوحدات. تعمل هذه الوحدات على دفع قدرات التصنيع من خلال زيادة كثافة الطاقة، مما يتطلب حلول تبريد متقدمة ورقائق معالجة الإشارات الرقمية الأكثر تعقيدًا. خضع أول دليل 1.6T-من-وحدات المفهوم لتجارب ميدانية، مما يشير إلى زيادات مستمرة في المعدل.

يتطلب كل جيل عوامل شكل أصغر مع زيادة الأداء-QSFP-تعمل عوامل الشكل DD وOSFP على تجميع إمكانات 400G و800G في وحدات مماثلة في الحجم لأجهزة 100G السابقة. يتطلب هذا التصغير تقنيات تجميع أكثر دقة ودقة في وضع المكونات تقاس بالميكرونات.

تكامل الضوئيات السيليكون

تمثل الضوئيات السيليكونية تحولًا كبيرًا في التصنيع، حيث تقوم بدمج المكونات البصرية مباشرة في رقائق السيليكون باستخدام تقنيات تصنيع أشباه الموصلات. تعد هذه التقنية بتخفيض التكاليف وتحسين الأداء وسهولة التوسع في معدلات البيانات الأعلى.

يتطلب تصنيع أجهزة الإرسال والاستقبال الضوئية المصنوعة من السيليكون مرافق مختلفة-عادةً مصانع تصنيع أشباه الموصلات (fabs) بدلاً من مرافق التجميع البصري التقليدية. يؤدي هذا التحول إلى إنشاء شراكات جديدة بين شركات البصريات ومصنعي أشباه الموصلات، مما يعيد تشكيل سلسلة التوريد الصناعية.

استثمرت الشركات بما في ذلك Intel وCisco وBroadcom بكثافة في تطوير ضوئيات السيليكون. تظل أحجام الإنتاج أقل من أساليب المكونات المنفصلة التقليدية، لكن القدرة تستمر في التوسع مع نضوج التكنولوجيا وانخفاض التكاليف.

شركة -تطوير البصريات المعبأة

تمثل البصريات المعبأة (CPO)- أسلوبًا ناشئًا يدمج وحدات الألياف الضوئية لجهاز الإرسال والاستقبال مباشرةً مع محول السيليكون بدلاً من استخدام الوحدات القابلة للتوصيل. يعمل هذا التكامل على تقليل استهلاك الطاقة وزمن الوصول وتكاليف تطبيقات مراكز البيانات واسعة النطاق.

يتطلب CPO أساليب تصنيع مختلفة، حيث يتم وضع المكونات البصرية أثناء تعبئة المحول ASIC بدلاً من تجميع وحدة منفصلة. من أوائل المستخدمين الذين اعتمدوا هذه التقنية هم مقدمو الخدمات السحابية الرئيسيون ومصنعو معدات الشبكات الذين يستكشفون CPO لمنصات الجيل التالي-.

تحتاج مرافق التصنيع التي تتكيف مع CPO إلى قدرات تعبئة متقدمة، تجمع بين تقنيات تجميع أشباه الموصلات والمحاذاة البصرية والاختبار. يمثل الانتقال من الوحدات النمطية القابلة للتوصيل إلى -البصريات المجمعة بشكل مشترك تحولًا أساسيًا في كيفية تعامل المنشآت مع إنتاج أجهزة الإرسال والاستقبال.

 

الأسئلة المتداولة

 

ما هي نطاقات درجات الحرارة التي تحافظ عليها مرافق التصنيع لإنتاج الألياف الضوئية لجهاز الإرسال والاستقبال؟

تحافظ مرافق غرف الأبحاث على درجات حرارة تتراوح بين 20-24 درجة (68-75 درجة فهرنهايت) مع التحكم في الرطوبة بنسبة 40-60%. تمنع هذه الظروف المستقرة التمدد الحراري للمكونات الدقيقة والأضرار المرتبطة بالرطوبة أثناء التجميع. تعرض غرف الاختبار الوحدات المكتملة لنطاقات درجات الحرارة الصناعية من -40 درجة إلى 85 درجة أو النطاقات التجارية من 0 درجة إلى 70 درجة للتحقق من الأداء عبر ظروف التشغيل.

كم من الوقت يستغرق تصنيع وحدة ألياف ضوئية واحدة لجهاز الإرسال والاستقبال؟

يختلف وقت الإنتاج حسب التعقيد، ولكن وحدات SFP أو QSFP النموذجية تتطلب 2-4 ساعات من تجميع المكونات وحتى الاختبار النهائي. يتضمن ذلك اقتران TOSA/ROSA (30-60 دقيقة)، وتجميع PCBA (20-40 دقيقة)، وتكامل الوحدة (15-30 دقيقة)، والاختبار الأولي (30-45 دقيقة)، ومعايرة تعويض درجة الحرارة (60-120 دقيقة). تقوم الخطوط الآلية ذات الحجم الكبير بمعالجة آلاف الوحدات يوميًا.

لماذا تتطلب مرافق الألياف الضوئية لجهاز الإرسال والاستقبال بيئات غرف الأبحاث؟

يبلغ قياس نوى الألياف الضوئية 8-9 ميكرون (الوضع الفردي-) أو 50-62.5 ميكرون (الوضع المتعدد) بقطر أرق من شعر الإنسان. يمكن أن تتسبب جزيئات الغبار التي يصل حجمها إلى 0.5 ميكرون في تشتت الضوء أو توهين الإشارة أو تلف دائم عند احتجازها بين وصلات الألياف. تحافظ غرف الأبحاث على عدد الجسيمات أقل بـ 350 مرة من الهواء الخارجي، مما يحمي هذه الواجهات الضوئية المجهرية أثناء التجميع.

ما هي الشهادات التي يجب أن يحصل عليها مصنعو الألياف الضوئية لأجهزة الإرسال والاستقبال؟

تحتفظ الشركات المصنعة ذات السمعة الطيبة بشهادة ISO 9001:2015 لأنظمة إدارة الجودة، مما يدل على عمليات إنتاج متسقة وبرامج التحسين المستمر. تشمل شهادات البيئة والسلامة RoHS (تقييد المواد الخطرة)، وREACH (السلامة الكيميائية)، وعلامة CE (معايير السلامة الأوروبية)، والجزء 15 من لجنة الاتصالات الفيدرالية (التوافق الكهرومغناطيسي). يضمن الامتثال لـ MSA إمكانية التشغيل البيني عبر بائعي المعدات.

---

تجمع صناعة تصنيع الألياف الضوئية لأجهزة الإرسال والاستقبال بين الهندسة الدقيقة والتحكم في البيئة النظيفة والاختبارات المتطورة لإنتاج وحدات تتيح اتصالات البيانات العالمية. تستمر المرافق في التطور لدعم معدلات البيانات الأعلى، والتقنيات الجديدة مثل ضوئيات السيليكون والبصريات المجمعة-، والطلب المتزايد الناتج عن توسيع مراكز البيانات، وشبكات 5G، والحوسبة السحابية. يساعد فهم عمليات التصنيع ومتطلبات المنشأة مشغلي الشبكات ومتكاملي الأنظمة ومتخصصي المشتريات على اتخاذ قرارات مستنيرة عند اختيار موردي أجهزة الإرسال والاستقبال.

ينبع التميز في التصنيع من البيئات الخاضعة للرقابة والمعدات المتقدمة وأنظمة الجودة الصارمة والموظفين المهرة الذين يعملون معًا. تمثل المرافق التي تنتج هذه الوحدات استثمارًا رأسماليًا كبيرًا وخبرة فنية، مما يعكس الدور الحاسم الذي تلعبه تكنولوجيا الألياف الضوئية لجهاز الإرسال والاستقبال في البنية التحتية الرقمية الحديثة. ومع استمرار نمو الطلب على النطاق الترددي بشكل كبير، ستواصل مرافق التصنيع تطوير قدراتها، ودعم الجيل التالي من الاتصالات البصرية.