技术人员一直乐观预测，自20世纪90年代末以来，光纤将取代许多铜链路。但设计者一直试图找到方法来扩展铜路径的性能。现在，我们可能已经到了光纤最终成为越来越多应用最实用解决方案的时候了。

利用铜导体的电气互连自成立以来一直是行业支柱。铜具有优良的导电性，可锻性，柔韧性，良好的导热性，合理的成本，从而得到广泛应用。铜可以很容易地被拉成连续的电线，并可用清漆、铁氟龙、热塑性塑料、或其它挤压材料做绝缘。具有一定弹性的铜合金使连接器触点设计能够在较长使用寿命内具有足够保持力。根据导体的直径，功率和低电平信号等，触点可以镀多种金属，最常见的是锡和金，防止腐蚀和降低接触电阻。

多年来，可靠的终止技术，包括焊料、卷曲、线对板、顺应针和压缩式等，已经在大量产品中得到应用。高度自动化的波峰焊和回流焊接设备可以在几秒钟内在PCB上制造数千个永久连接。铜连接器可以在现场使用现成的工具终止。全球连接器行业已经发展了数千种铜连接器配置，包括微型、同轴、抗震、电源、软壳、背板、堆叠、密封、PCB、电缆和扁平柔性线缆等。 这些都是期望铜在电子互联世界中继续占据主导地位的好理由。 然而，物理定律可能开始干扰这一期望。

随着信号速度的继续增加，铜链路开始表现出几种弊端。 除了电路中简单电阻引起的衰减外，诸如近端和远端串扰、反射、倾斜和码间干扰等因素也开始降低信号强度。在发射机上产生的方波可能在接收机上显示为低电平起伏波。

信号失真程度随信号的长度和速度而增加。 当数据速率在次千兆位范围内时，这并不是电路设计者所关心的问题，但行业几年前就超过了这个速度，现在的要求已经到了56GB/s(NRZ)。

这一问题短期和中期解决方案是改进PCB布局规则、升级PCB材料、优化连接器设计、先进信号调理以及最近采用PAM4信令。有源光缆已被用来增加铜USB、以太网、无限带宽和显示端口电缆组件的最大指定长度。在很大程度上，这些方案使系统工程师能够在最先进的商业、工业、军事和消费设备等上继续使用传统铜互连设计。

自20世纪90年代末以来，技术人员一直乐观预测光纤将取代许多铜链路，但目前设计者能够找到方法来发展铜路径，满足日益增长的性能需求。我们最终可能会达到这样的地步，在越来越多应用中，光纤可以成为最实用的解决方案。

光信号提供了吸引人的属性，包括：

1. 增加通道能力。

2. 极大增加了到达和信号完整性。

3. 低功耗/无热量产生。

4. 减少延迟。

5. 抗EMI/RFI/ESD干扰以及安全性提高。

6. 减少线缆尺寸和重量，使系统包装和面板密度增加。

市场广泛采用光纤面临多种问题，包括终止过程的难度、电光转换过程的成本增加、光学界面易受污染以及玻璃纤维的脆弱性等。随着先进光纤电缆、连接器和硅光子收发器的引入，许多问题已经得到解决。改进的光纤电缆更坚固，并能抵抗紧密弯曲半径的损坏。最近引入的连接器具有扩展光束技术，减少了对界面污染的敏感性。独特的空心芯光纤可减少信号延迟。

支持云计算和边缘计算的基础设施可能是第一个要求超越铜极限的领域。高速地铁和高速数据中心之间的远程连接经常通过光纤实现。提高现有光纤的光谱效率已成为努力提高光通道数据容量的重点。波分复用(WDM)已被证明是几种有效的解决方案之一。 与其使用单一颜色的光，多个数据流可以同时通过同一光纤发送，并使用不同颜色的光。

目前正在使用几种技术与传统的C波段相比，C+略宽。充分利用C+波段，每根光纤最多可提供125个高速通道。相干传输将幅度和相位调制的四个层次与光的垂直和水平偏振相结合，最大限度地提高单个光纤的数据容量。

Samtec的FireFly™ Micro Flyover System™使用铜和光缆提供好的设计灵活性和简化板设计，在更远的距离上实现更高的数据速率(最高可达28GB/s)。

先进的光纤经久耐用，成为高速应用的可靠选择。(图片由康宁公司提供)

除了远距离通道外，光纤链路目前正在更短的内部应用中使用。 随着系统速度的增加，即使在高性能PCB层压板材料中传播信号也会产生更大的衰减和失真。将光学平面直接集成到多层PCB中的努力迄今尚未被证明是切实可行的。另一种解决方案是将电信号转换为光脉冲，并通过离散或带状光纤将其传输到PCB表面。中板光学收发器可以安装在靠近高速信号源的地方，减少了铜路径造成的损失。这些光链路可以在高密度光纤连接器中终止，这些连接器有可能大大增加I/O面板上的信号密度。

这一转变中最新步骤是开发共封装光学，其中光学引擎或芯片位于与ASIC或开关相同的衬底上，将铜信号路径降低到最小。

共封装光学减少铜信号路径，进而减少功耗和延迟。 (图片由激光聚焦世界提供)

当数据速率和信号保真度面对传统铜互连的极限压力时，光学技术和产品引进的步伐正在加快。光纤链路正在从传统远程应用扩展到数据中心内相对较短的应用中，甚至在高速和信号完整性至关重要的盒子内。相干光信号大大提高了光通道的效率，同时新兴的共包光学技术为更高数据速率和I/O面板密度提供了路线图。

随着互连技术的不断发展，全面推进光纤传输的时代即将到来。