FTGA-12TR851X-02I 是 F-tone Networks（北亿纤通）面向 短程多通道并行数据通信与 超级计算机机柜间/机柜内互连推出的 高性能压接式 LGA 封装 12 路并行光收发一体模块。模块每路速率 10.3125Gbps（12 路总带宽 124Gbps），中心波长 850nm 多模 VCSEL，3.3V 单电源供电，高速信号引脚采用 AC CML 差分电平，工作温度范围 -55°C ~ +85°C（高温壳温）。模块集成 4 个独立控制信号（ALERTN/SD/SCL/SDA/TXEN/RXEN/RESETN），可灵活控制发射/接收使能与模块复位。
主要特性 (Product Features)
- 12 路并行多模 850nm 光发射 + 12 路并行多模 850nm 光接收
- 单通道速率达 10.3125Gbps
- 24 芯 MT 光接口，散纤
- 200pin LGA 弹片压接式电连接器
- 封装尺寸 24mm × 20.3mm × 4mm
- 模块内部集成差分耦合电容
- 工作环境温度 -55°C ~ +85°C（高温壳温）
- 传输距离 100m @ 10.3125Gbps，OM3
- I2C 通信监控功能（内部 10K 上拉，可悬空自运行）
- 最大功耗 3.5W，典型工作电流 1100mA
- 差分信号输入 200~1600mVpp，差分信号输出 300~800mVpp
- 集成 ALERTN/SD/TXEN/RXEN/RESETN 等控制信号
产品应用 (Product Applications)
- 短程多通道并行数据通信
- 超级计算机机柜间 / 机柜内互连
- InfiniBand FDR / EDR 高速并行光互联
- 40G / 100G 数据中心并行光模块
- FPGA 高速数据采集系统
产品描述 (Product Description)
FTGA-12TR851X-02I 是一款 高性能 12 路并行 10.3125Gbps 光收发一体模块，采用 200pin LGA 弹片压接式电连接器，可直接压接在用户主板上，无需焊接。本模块面向短程并行数据通信和 HPC 市场：
- 光接口：尾纤光接口为 24 芯 MT/UPC 散纤连接器
- 电接口：200pin LGA 弹片压接 + 4 螺钉机械固定 + 0.12N·m 紧固扭矩
- 电源：3.3V 单电源，最大功耗 3.5W
- 信号：高速 CML 差分，内部 AC 耦合电容已集成
- 控制：集成 ALERTN/SD/TXEN/RXEN/RESETN 等独立控制信号
- 监控：标准 I2C 接口，可监控模块温度、电压、通道 SD
外观 (Appearance)
图 1：FTGA-12TR851X-02I 12 路并行光模块外观示意图（以实物为准）— 24mm × 20.3mm × 4mm LGA 封装，顶部为散热金属外壳，底部 200pin LGA 弹片压接面 + 4 个螺钉固定孔 + 2 个防呆柱；尾纤 24 芯 MT/UPC 散纤光口位于模块一端。
绝对最大额定值 (Absolute Maximum Ratings)
| 参数 (Parameter) | 符号 (Symbol) | Min | Max | 单位 (Unit) | 备注 (Notes) |
|---|---|---|---|---|---|
| 供电电压 (Supply Voltage) | Vcc | 0 | 3.6 | V | |
| 存储温度 (Storage Temperature) | Tstg | -55 | +100 | ℃ | |
| 相对湿度 (Relative Humidity) | RH0 | 5 | 85 | % | 非凝结 |
| ESD 防护值1 (差分信号引脚除外) | ESD1 | – | 1000 | V | |
| ESD 防护值2 (差分信号引脚) | ESD2 | – | 500 | V |
⚠️ 超过任一最大额定值可能造成模块永久性损坏。
推荐工作条件 (Recommended Operating Conditions)
| 描述 (Description) | 符号 (Symbol) | Min | Typ | Max | 单位 (Unit) | 备注 (Notes) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 工作电压 (Supply Voltage) | Vcc | 3.14 | 3.30 | 3.46 | V | |
| 工作温度 (Operating Temperature) | Tcase | -45 | 25 | 85 | ℃ | |
| 电源纹波 (Power Ripple) | Vpp | – | – | 100 | mVpp | |
| 差分输入匹配阻抗 (Diff Input Z) | Zin | – | 100 | – | Ω | |
| 差分输出匹配阻抗 (Diff Output Z) | Zout | – | – | 100 | Ω | |
| 差分信号输入电压 (Diff Input Voltage) | Vdiff-in | 200 | – | 1600 | mVpp | |
| 差分信号输出电压 (Diff Output Voltage) | Vdiff-out | 300 | – | 800 | mVpp | |
| 单通道速率 (Single Channel Rate) | S | 1.25 | – | 10.3125 | Gbps |
光电性能指标 (Optical & Electrical Performance)
| 描述 (Description) | 符号 (Symbol) | Min | Typ | Max | 单位 (Unit) | 备注 (Notes) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 功耗 (Power) | P | – | – | 3.5 | W | |
| 工作电流 (Supply Current) | Icc | – | – | 1100 | mA | |
| 发射光电特性 Transmitter | -55~85°C @ 10.3125Gbps PRBS31 Vcc=3.3V | |||||
| 平均发射光功率 (Avg Optical Power) | Po | -4 | – | 2 | dBm | |
| 中心波长 (Center Wavelength) | λ | 840 | 850 | 860 | nm | |
| 消光比 (Extinction Ratio) | ER | 4 | – | – | dB | |
| 接收光电特性 Receiver | -55~85°C @ 10.3125Gbps PRBS31 Vcc=3.3V | |||||
| 接收灵敏度 (Sensitivity) | Pin | – | – | -11 | dBm | |
| 饱和光功率 (Saturation) | Pin(SAT) | 2 | – | – | dBm | |
| 中心波长 (Center Wavelength) | λ | 840 | 850 | 860 | nm |
电接口引脚定义 (Electrical Pin Definition)
图 2：FTGA-12TR851X-02I 电接口引脚定义图（从模块顶部向下看）— 200pin LGA 阵列分布：DI1~DI12（12 路发射差分对）+ DO1~DO12（12 路接收差分对）+ VCCT33/VCCR33（3.3V 电源 TX/RX 分离）+ GNDT/GNDR（地 TX/RX 分离）+ ALERTN/SD（监控）+ SCL/SDA（I2C）+ TXEN/RXEN/RESETN（独立控制）+ NC。
引脚详细定义 (Pin Description)
| 名称 (Name) | 电平 (Level) | I/O | 引脚定义 (Description) | 备注 (Notes) |
|---|---|---|---|---|
| VCCT33 | 电源 | – | 电源 3.3V (TX) | |
| VCCR33 | 电源 | – | 电源 3.3V (RX) | |
| GNDR | 电源 | – | 地 (RX) | Common Ground |
| GNDT | 电源 | – | 地 (TX) | Common Ground |
| DI[1:12]P | CML | 输入 | 发射通道差分信号同相输入端 (TX Diff P) | |
| DI[1:12]N | CML | 输入 | 发射通道差分信号反相输入端 (TX Diff N) | |
| DO[1:12]P | CML | 输出 | 接收通道差分信号同相输出端 (RX Diff P) | |
| DO[1:12]N | CML | 输出 | 接收通道差分信号反相输出端 (RX Diff N) | |
| ALERTN | LVTTL | 输出 | 发送告警指示（高=正常；低=故障） | |
| SD | LVTTL | 输出 | 信号检测（高=正常；低=至少1通道功率低于阈值） | |
| SCL | LVTTL | 输入 | I2C 串行时钟（内部 10K 上拉，可悬空） | Auto-run if open |
| SDA | LVTTL | 输入/输出 | I2C 串行数据（内部 10K 上拉，可悬空） | Auto-run if open |
| TXEN | LVTTL | 输入 | 发送使能（内部上拉；高=发送；低=关断） | |
| RXEN | LVTTL | 输入 | 接收使能（内部上拉；高=接收；低=关断） | |
| RESETN | LVTTL | 输入 | 模块复位（内部上拉；低=复位；高=正常工作） | |
| NC | – | – | 禁止连接，悬空 |
光接口定义 (Optical Interface Definition)
图 3：FTGA-12TR851X-02I 光接口定义图（面向 MT 端面，窗口朝上）— 24 芯 MT/UPC 散纤标准连接器，Tx 通道 1~12 + Rx 通道 1~12 各占 12 芯，对接端必须为 MT/UPC。
结构尺寸与 PCB Layout (Mechanical Dimensions & PCB Layout)
图 4：FTGA-12TR851X-02I 模块外形尺寸图 — 24mm × 20.3mm × 4mm LGA 封装 + 4 螺钉固定孔位 + 2 防呆导针孔 + 200pin 弹片压接区。
图 5：FTGA-12TR851X-02I 推荐 PCB Layout 设计尺寸图 — 主板对应压接式 LGA 焊盘 + 高速差分走线 100Ω 阻抗控制 + 盘中孔设计（差分信号线通孔 8mil/14mil）+ 4 螺钉过孔 + 2 导针定位孔。
PCB 设计基础要求 (PCB Design Requirements)
- 阻抗要求：差分 100±10Ω
- 过孔要求：压接式焊盘中的过孔，树脂塞孔 + 电镀填平
- 焊盘平整度：压接式焊盘最大共面度 ≤ 0.05mm
- 阻焊要求：压接焊盘整个区域不允许敷绿油，不允许挂锡
- 等长要求：差分信号线长度差异控制在 5mil 以内
- 表面处理：LGA 焊盘镀硬金（金厚 ≥ 0.762um）；或镍钯金工艺（Ni 3~8um, Pd 0.075~0.3um, Au 0.05~0.2um）
- PCB 板材：10G 用 Middle Low Loss（Df 0.012-0.016）；10G-15G 用 Low Loss（Df 0.008-0.012）；15G-25G 用 Very Low Loss（Df 0.004-0.008）；>25G 用 Ultra Low Loss（Df <0.004）
- 管脚 pitch：0.8mm 间距，高速差分走线建议盘中孔设计（8mil/14mil）
- 换层过孔：尽量少；必须换层时加伴地孔，stub 过长需背钻
I2C 寄存器映射 (Register Memory Map)
| Address(Hex) | Type | Description |
|---|---|---|
| 0x11 | RO | Alert 寄存器 (告警寄存器) |
| 0x12~0x13 | RO | 接收通道 SD 寄存器 (RX Channel Signal Detect) |
| 0x1A~0x1B | RO | 模块电压监控量 (Module Voltage Monitor) |
| 0x1E~0x1F | RW | 模块温度监控量 (Module Temperature Monitor) |
💡 数据存储规则：所有数据遵循大端模式（高字节存放在地址中）；RW 为易失性读写；RO 为只读。
告警寄存器说明 (Alert Register 0x11)
| Bit7 | Bit6 | Bit5 | Bit4 | Bit3 | Bit2 | Bit1 | Bit0 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 保留 | 保留 | 保留 | 欠压 | 过压 | 高温 | 低温 | 保留 |
💡 当模块内部供电电压 超过 3.6V（过压），bit3=1，过压告警；低于 3.0V（欠压），bit4=1，欠压告警；当模块内部温度 高于高温阈值，bit2=1，高温告警；低于低温阈值，bit1=1，低温告警。
温度寄存器 (Temperature Register 0x1E~0x1F)
16 位有符号数，0x1E 为 MSB，最小单位 1/256°C（范围 -128°C ~ +127.996°C）。示例：
| 温度 (Temperature) | Binary | Hex |
|---|---|---|
| +127.996°C | 01111111 11111111 | 7F FF |
| +25.000°C | 00011001 00000000 | 19 00 |
| +0.004°C | 00000000 00000001 | 00 01 |
| 0.000°C | 00000000 00000000 | 00 00 |
| -25.000°C | 11100111 00000000 | E7 00 |
| -128.000°C | 10000000 00000000 | 80 00 |
电压寄存器 (Voltage Register 0x1A~0x1B)
16 位无符号数，0x1A 为 MSB，最小单位 1mV。示例：MSB=0x0C, LSB=0xDA → 电压 = 0x0CDA × 1mV = 3290mV = 3.29V
推荐外围电路 (Recommended Peripheral Circuit)
- 主板与模块之间高速信号采用交流耦合设计，该产品内部已集成差分耦合电容（外部可不加）
- 高速信号走线保证差分 100Ω，等长设计
- 高速信号路径中，过孔是影响阻抗的关键点，Layout 时着重关注
- 推荐输入模块的电源噪声幅度小于 100mVpp，频率小于 5MHz
- 上电时序：建议光模块晚于 FPGA 芯片上电；下电时序：建议光模块先于 FPGA 芯片下电
模块安装 (Module Installation)
- 螺钉紧固顺序：按 1→2→3→4 顺序循环，每次顺时针旋进 1/3 圆周，最终紧固至 0.12N·m
- 禁止行为：直接将某一端或某一角一次直接紧固锁死，会导致模块偏移受力不均
- 静电防护：ESD HBM ≥ 1000V（差分信号引脚 500V），属 ESD 敏感器件
静电防护等级 (ESD Protection Level)
| 静电类型 | 说明 | Max | 单位 | 备注 |
|---|---|---|---|---|
| ESD HBM | 人体模式 | 1000 | V | 差分信号引脚为 500V |
订购信息 (Ordering Information)
| 产品型号 | 工作波长 | 单路传输速率 | 尾纤接口 | 尾纤长度 | 工作温度 | 传输距离 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| FTGA-12TR851X-02I | Tx/Rx: 850nm | Tx/Rx: 10.3125Gbps | MT/UPC 散纤 | 72mm | -55℃~85℃ | 100m@OM3 |
关于 F-tone Networks 北亿纤通
公司联系信息 (Company Information)
公司名称：北亿纤通 | F-tone Networks
所在地区：中国四川天府新区
服务区域：全球
企业电话：028-85255257
企业传真：028-85977702
企业手机：19081343401
官方网站：https://www.f-tone.com/
人事部：hr@f-tone.com
市场部：sales@f-tone.com
技术支持：support@f-tone.com
本产品为【FTGA-12TR851X-02I 12路 10.3125Gbps 850nm LGA 压接式并行光模块】产品线，详细信息，请联系我们的销售人员，谢谢！
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