光模塊MCU：兆易創(chuàng)新成功卡位主流，未來走向光電融合

  ICC訊 光通信行業(yè)隨著人工智能大模型、數(shù)據(jù)中心等飛速發(fā)展，迎來下一波增長浪潮。光模塊作為光通信系統(tǒng)的核心，通過高效地進(jìn)行光電信號的相互轉(zhuǎn)換，確保光纖中信號的高速、長距離傳輸。在光模塊的內(nèi)部，MCU是實(shí)現(xiàn)數(shù)字診斷監(jiān)視功能的重要器件，能夠?qū)崟r監(jiān)控并上報溫度、電壓、電流、光功率等關(guān)鍵參數(shù)，進(jìn)而保障光模塊的穩(wěn)定運(yùn)行。兆易創(chuàng)新自2020年推出光模塊專用MCU以來，逐漸成為光模塊MCU的主流供應(yīng)商之一。

  三大系列產(chǎn)品，全面覆蓋不同速率光模塊

  兆易創(chuàng)新在光模塊領(lǐng)域推出的GD32 MCU全面覆蓋了從低速到高速、短距離到長距離的多樣化應(yīng)用需求，能夠滿足不同光通信系統(tǒng)中的復(fù)雜場景。

  在今年9月舉行的光博會上，兆易創(chuàng)新MCU事業(yè)部高級市場經(jīng)理柯亞軍接受了包括電子發(fā)燒友網(wǎng)在內(nèi)的媒體采訪。他表示，與通用MCU有所不同，光模塊對其專用MCU在芯片尺寸、模擬功能集成以及可靠性方面有著更嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，以適應(yīng)光通信系統(tǒng)對高性能和高可靠性的持續(xù)追求。兆易創(chuàng)新光模塊MCU主要有三個系列產(chǎn)品。

  GD32E501系列MCU基于ARM® Cortex®-M33內(nèi)核，內(nèi)置的512KB雙Bank閃存可以支持同時讀寫(RWW，Read while write)功能，確保了在線升級(OTA)程序的不間斷執(zhí)行。提供3路高達(dá)1M速率的I2C接口、內(nèi)存保護(hù)單元(MPU)、可編程邏輯單元(CLA)、I2C bootloader等高級特性，以及用于以太網(wǎng)PHY管理的MDIO接口，集成的豐富外設(shè)資源也可滿足對光模塊其他器件的控制及驅(qū)動需求。為了適應(yīng)光模塊小型化發(fā)展趨勢，該系列MCU還提供了BGA64和QFN32封裝選項(xiàng)，尺寸僅為4mm x 4mm，有助于實(shí)現(xiàn)緊湊設(shè)計。

  柯亞軍表示，“GD32E501專門針對數(shù)通市場，比如數(shù)據(jù)中心需要8路的DAC，要擴(kuò)展更高的速率，F(xiàn)lash設(shè)計成雙Bank，保證升級時業(yè)務(wù)不中斷。”

  兆易創(chuàng)新的GD32E501系列光通信專用MCU自2020年初量產(chǎn)以來，已在多個關(guān)鍵領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，包括數(shù)據(jù)中心/云服務(wù)器、50G前傳、50G PON和傳輸網(wǎng)絡(luò)等。針對100G及以上的光模塊，兆易創(chuàng)新也主推GD32E501系列MCU。

  在基站前傳及寬帶接入網(wǎng)絡(luò)等場景中，25Gbs及以下速率是當(dāng)前技術(shù)路標(biāo)的主力。柯亞軍介紹，兆易創(chuàng)新另一款GD32E232系列是中高端的主力，是為光模塊專門定制的，具有小封裝、寬溫、4路DAC等特點(diǎn)。可用于支持單通道50Gbps以下速率的光模塊，覆蓋了包括10G PON接入網(wǎng)絡(luò)、25G前傳以及機(jī)房內(nèi)部低速互聯(lián)等多個領(lǐng)域。

  GD32E232系列MCU基于Cortex®-M23內(nèi)核，主頻高達(dá)72MHz，提供了多至4路12位精度的DAC輸出，無需借助外部數(shù)字電位器，縮減了PCB尺寸和BOM成本。為了確保模擬信號的精確測量，該芯片集成了12位2.6MSPS采樣率的高性能ADC，具備多達(dá)16個可復(fù)用通道，并支持16 位硬件過采樣濾波功能和可配置的分辨率。配備的可編程邏輯陣列(CLA)能夠?qū)崿F(xiàn)簡單的組合邏輯和順序邏輯運(yùn)算，有助于增強(qiáng)信號處理的實(shí)時性。

  另外，GD32E230系列是一顆入門級產(chǎn)品，主要針對PON市場，可滿足低成本、使用量大等需求。

  柯亞軍表示，光模塊產(chǎn)品對MCU在小封裝、大算力、模擬外設(shè)等方面都有特殊要求。“比如，中低速率的光模塊只要求四通道的DAC，高速率的則要求8路DAC，這樣對于MCU的外設(shè)就有不同的要求;其次，高速的光模塊通信協(xié)議控制比較復(fù)雜，對算力要求更高，比如雙Bank Flash設(shè)計，I2C支持更高的速度，以及更大的 SRAM和Flash的容量。”

  針對滿足高速光模塊發(fā)展的需求，兆易創(chuàng)新在MCU設(shè)計上也將進(jìn)一步增強(qiáng)?？聛嗆娬f道，未來若要做骨干網(wǎng)相關(guān)的光模塊，對MCU的 SRAM、Flash尺寸，外設(shè)的速度等都將有新的要求。此外，兆易創(chuàng)新也結(jié)合自有的模擬信號鏈、電源、存儲等產(chǎn)品增強(qiáng)光模塊芯片的整合方案能力。

  先發(fā)優(yōu)勢，兆易創(chuàng)新成為光模塊MCU主流供應(yīng)商

  兆易創(chuàng)新在光模塊市場成功卡位，得益于幾方面的天時地利人和。柯亞軍分析，前幾年隨著光模塊速率的提升，中低速光模塊采用的8位 MCU已無法滿足需求，面對光模塊MCU從8位向32位遷移的趨勢，專注于32位MCU的兆易創(chuàng)新抓住了這一巨大的機(jī)會，順利進(jìn)軍光模塊市場。同時，國內(nèi)光模塊廠商的發(fā)展突飛猛進(jìn)，目前全球前十大光模塊廠商當(dāng)中，中國企業(yè)占七席，而過去光模塊MCU供應(yīng)商主要為海外廠商，行業(yè)急需國內(nèi)MCU廠商的加入。此外，最近兩年，數(shù)據(jù)中心的大規(guī)模建設(shè)，催生了對高速光模塊的需求，兆易創(chuàng)新推出高性能GD32E501系列MCU予以滿足。

  從光模塊對MCU廠商和產(chǎn)品的要求來看，光模塊MCU對可靠性要求比較高，屬于工業(yè)級產(chǎn)品，這一市場對MCU產(chǎn)品驗(yàn)證周期長，MCU廠商需具有持續(xù)投入和耕耘的能力。相對于MCU廣闊的應(yīng)用來說，光模塊MCU又是偏小眾市場，因此早期國內(nèi)不少M(fèi)CU廠商進(jìn)軍光模塊領(lǐng)域，但真正成規(guī)模的比較少。目前，除了少數(shù)幾家國際廠商之外，兆易創(chuàng)新在光模塊MCU領(lǐng)域供應(yīng)商里處于領(lǐng)先地位。

  順應(yīng)光模塊產(chǎn)業(yè)發(fā)展

  目前，光模塊MCU約數(shù)千萬顆的市場容量，整體市場規(guī)模不大，但增速很快?？聛嗆姳硎?，光模塊的速率正在從800G邁向1.6T，未來光電融合會是大趨勢，那么跟隨光通信市場不斷向前發(fā)展，兆易創(chuàng)新將持續(xù)加大對MCU以及與其深度協(xié)同的Flash、模擬等產(chǎn)品在光模塊應(yīng)用的投入和布局。

  據(jù)悉，預(yù)計今年Q4到明年Q1，兆易創(chuàng)新光模塊MCU將有兩款產(chǎn)品進(jìn)行迭代升級，產(chǎn)品性能提升，供應(yīng)鏈更加穩(wěn)固。未來，兆易創(chuàng)新將不斷打磨和迭代MCU產(chǎn)品，與國內(nèi)外光通信領(lǐng)域優(yōu)秀的廠商們一起成長。