全光交换OCS核心驱动芯片！思瑞浦发布全集成32通道200V高压DAC芯片

聚焦高性能模拟与数模混合产品的供应商思瑞浦 3PEAK（股票代码：688536）推出高集成度32通道、14位数模转换器（DAC）TPC2400。面对AI超算集群与超大规模数据中心对全光交换（OCS）的爆发性需求，TPC2400内部集成14位高精度DAC，高压输出放大器，满量程输出电压达最高200V，并且集成内部采样ADC、高压负载开关、独立输出关断和故障告警等功能，专为基于MEMS技术的OCS高密度高压控制场景打造，以保障系统长期稳定和可靠运行。

 

OCS（Optical Circuit Switch，光电路开关）是一种在光域直接实现光信号路由与切换的设备。在AI万卡/十万卡GPU超算集群及超大规模数据中心中，OCS被越来越多的头部互联网和云厂商用于AI/HPC网络脊节点（Spine Layer）、大容量网络骨干层及动态拓扑重构，有效解决了传统电交换网络功耗飙升与散热极限的瓶颈。

为什么需要TPC2400？ MEMS 微镜依靠静电吸引力驱动偏转，通常需要数十至上百伏的高压控制。传统方案由“低压DAC+外挂海量高压运放”组成，系统极为臃肿。TPC2400专为解决这一核心痛点打造，该产品目前正在多家客户端测试验证中。

 

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产品优势
 

32通道独立高压DAC

 

单芯片集成32通道14位DAC及高压输出放大器，满量程输出电压支持50V至200V编程调节，覆盖不同端口数量OCS方案中，对MEMS微镜静电偏转驱动所需的高压偏置要求，大幅降低系统BOM成本与PCB占板面积

 

灵活可选三线/四线SPI控制模式

 

用户通过硬件管脚可以灵活配置芯片工作在三线或者四线SPI模式下，支持回读功能，用于读取配置、监控高压输出、获取各种故障告警及故障详细信息等，极大提高了系统的控制可靠性和故障监控能力。

 

 

 

32通道独立可控关断

 

 

系统MEMS微镜出现意外故障后，TPC2400每个输出通道均可独立关断，保持高阻状态，防止因为微镜短路等意外故障导致的芯片损坏，同时可以降低系统功耗。

 

 

高压供电端集成负载开关

 

 

TPC2400芯片内部集成了负载开关功能，当DAC输出负载出现短路等意外情况时，可以自动关断芯片内部高压供电路径，既能保护芯片自身的安全，又可以避免对于高压供电电源端的影响。

 

 

全集成输出电压和温度监控功能

 

 

TPC2400内部集成了32路输出高压采样网络，12位ADC，可以用来监控输出和实际设定电压是否一致，确保系统实时工作状态正常，极大提高了系统的可测性。

内部温度传感器可以用来监控芯片工作温度，支持模拟电压输出外部采集或者内部ADC采集后输出对应温度数字码。

 

 

软硬件故障告警功能

 

 

TPC2400提供多种故障告警功能，包括输出短路，高压过流等，故障信息可以通过硬件ALARM管脚输出中断信息，也可以通过软件回读故障寄存器信息。02产品特性

 

通道数与分辨率： 32通道、14位分辨率数模转换（DAC） 

高压可调输出： 集成高压输出放大器，满量程输出电压可在 50V至200V范围内灵活编程（基于参考电压输入调节） 

驱动能力： 具备500µA的Source/Sink电流驱动能力 

高速控制接口： 支持3线及4线SPI串行通信协议，最高时钟频率可达40MHz 

内置监控与诊断（Readback Monitoring）：

o集成12位SAR ADC与多路复用器（Mux） 

o支持DAC输出电压回读监测 

o支持芯片内部温度实时监测 

o支持通过AMUX引脚进行外部ADC采样扩展 

系统级安全保护：

o各通道具备独立的短路（Short Circuit）检测机制，并可通过专用ALARM引脚实时输出报警信号 

o集成阈值可编程的高压负载开关（Load Switch） 

o支持各通道独立的关断/低功耗模式（Power Down） 

封装形式与工作温度：

o紧凑型BGA 15mm×15mm-124封装 

o工业级工作温度范围：−10°C至+85°C 

 

TPC2400 Function Block Diagram

 

03典型应用

 

思瑞浦提供面向OCS MEMS控制需求的全套解决方案：

 

 

3PEAK Solution for MEMS OCS

部分图片引用自论文:

H. Liu et al., "Lightwave Fabrics: At-Scale Optical Circuit Switching for Datacenter and Machine Learning Systems," in *2024 IEEE 37th International Conference on Micro Electro Mechanical Systems (MEMS)*, Austin, TX, USA, 2024, pp. 156-161. 

 

除了TPC2400，思瑞浦可以为OCS系统提供包括电源和信号链的整套外围模拟解决方案，根据OCS功能以及系统需求，当前总体解决方案汇总如下：