光模塊MCU：兆易創(chuàng)新成功卡位主流，未來走向光電融合

電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/黃晶晶）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，通過高效地進行光電信號的相互轉換，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、光功率等關鍵參數(shù)，進而保障光模塊的穩(wěn)定運行。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用需求，能夠滿足不同光通信系統(tǒng)中的復雜場景。

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格的標準，以適應光通信系統(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1M速率的I2C接口、內(nèi)存保護單元（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，尺寸僅為4mm x 4mm，有助于實現(xiàn)緊湊設計。

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，要擴展更高的速率，F(xiàn)lash設計成雙Bank，保證升級時業(yè)務不中斷?！?br />
兆易創(chuàng)新的GD32E501系列光通信專用MCU自2020年初量產(chǎn)以來，已在多個關鍵領域得到廣泛應用，包括數(shù)據(jù)中心/云服務器、50G前傳、50G PON和傳輸網(wǎng)絡等。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)絡等場景中，25Gbs及以下速率是當前技術路標的主力。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?？捎糜谥С謫瓮ǖ?0Gbps以下速率的光模塊，覆蓋了包括10G PON接入網(wǎng)絡、25G前傳以及機房內(nèi)部低速互聯(lián)等多個領域。

GD32E232系列MCU基于Cortex?-M23內(nèi)核，主頻高達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16個可復用通道，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算，有助于增強信號處理的實時性。

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、模擬外設等方面都有特殊要求?！氨热?，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)議控制比較復雜，對算力要求更高，比如雙Bank Flash設計，I2C支持更高的速度，以及更大的 SRAM和Flash的容量?！?br />
針對滿足高速光模塊發(fā)展的需求，兆易創(chuàng)新在MCU設計上也將進一步增強?？聛嗆娬f道，未來若要做骨干網(wǎng)相關的光模塊，對MCU的 SRAM、Flash尺寸，外設的速度等都將有新的要求。此外，兆易創(chuàng)新也結合自有的模擬信號鏈、電源、存儲等產(chǎn)品增強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會，順利進軍光模塊市場。同時，國內(nèi)光模塊廠商的發(fā)展突飛猛進，目前全球前十大光模塊廠商當中，中國企業(yè)占七席，而過去光模塊MCU供應商主要為海外廠商，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，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廣闊的應用來說，光模塊MCU又是偏小眾市場，因此早期國內(nèi)不少MCU廠商進軍光模塊領域，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領域供應商里處于領先地位。

順應光模塊產(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)品在光模塊應用的投入和布局。

據(jù)悉，預計今年Q4到明年Q1，兆易創(chuàng)新光模塊MCU將有兩款產(chǎn)品進行迭代升級，產(chǎn)品性能提升，供應鏈更加穩(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)外光通信領域優(yōu)秀的廠商們一起成長。