T/GDEIIA 53-2024 可插拔光收发合一模块可靠性评价方法

ICS 33.180.01
CCS M 33
团体标准
T/GDEIIA 53—2024
可插拔光收发合一模块可靠性评价方法
Reliability evaluation methods for pluggable transceiver module
2024 –09 – 14 发布2024 – 10 – 01 实施
广东省电子信息行业协会发布

目 次
前言....................................................................................................................................................................... II
1 范围....................................................................................................................................................................1
2 规范性引用文件................................................................................................................................................1
3 术语和定义........................................................................................................................................................1
4 一般要求............................................................................................................................................................2
4.1 光模块可靠性指标.................................................................................................................................... 2
4.2 光模块性能指标.........................................................................................................................................2
4.3 分布假设.....................................................................................................................................................3
4.4 抽样.............................................................................................................................................................3
4.5 失效判据.....................................................................................................................................................3
5 可靠性试验方法................................................................................................................................................4
5.1 应力选择.....................................................................................................................................................4
5.2 应力剖面制定.............................................................................................................................................4
6 试验数据获取、处理与判定............................................................................................................................ 5
6.1 试验数据获取.............................................................................................................................................5
6.2 数据处理.....................................................................................................................................................5
6.3 数据有效性检验.........................................................................................................................................5
7 可靠性指标计算................................................................................................................................................5
7.1 点估计.........................................................................................................................................................5
7.2 区间估计.....................................................................................................................................................6
附录A（资料性） 定时截尾试验数据记录表.................................................................................................. 7
附录B（资料性）  2分布数值表.....................................................................................................................8
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II
前 言
本文件按照GB/T 1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定
起草。
本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。
本文件由工业和信息化部电子第五研究所提出。
本文件由广东省电子信息行业协会归口。
本文件起草单位：工业和信息化部电子第五研究所、苏州旭创科技有限公司、中国科学院半导体研
究所、中国移动通信集团广东有限公司广州分公司、是德科技（中国）有限公司、武汉普赛斯电子股份
有限公司、广东世炬网络科技有限公司、南方电网大数据服务有限公司、宁波芯速联光电科技有限公司。
本文件主要起草人：徐鹏飞、陈钼、洪林雄、王国奇、李世拯、李力、李小兵、王祥忠、杜定松、
何子安、文花顺、祝宁华、翟鲲鹏、张亮、郝秋林、欧阳鹏辉、彭瑶、付军、马超、徐智号、乐攀、邓
勇志、吴正祎、李智宁、刘赛足、徐位墅、肖潇、金卫。
本文件为首次发布。
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1
可插拔光收发合一模块可靠性评价方法
1 范围
本标准规定了可插拔光收发合一模块（以下简称为“光模块”）的术语、定义、可靠性评价的一般
要求、可靠性试验程序和可靠性评价方法。
本文件适用于强度调制和相位调制可插拔光收发合一模块的可靠性试验和评价。
2 规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，
仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本
文件。
GB/T 2828 计数抽样检验程序
GB/T 2900.13-2008 电工术语可信性与服务质量
GB/T 4086.2-1983 统计分布数值表χ2分布
GB/T 5080.1-2012 可靠性试验第1部分：试验条件和统计检验原理
GB/T 5080.4-1985 设备可靠性试验可靠性测定实验的点估计和区间估计方法（指数分布）
GB/T 5080.6-1996 设备可靠性试验恒定失效率假设的有效性检验
YD/T 1766-2016 光通信用光收发合一模块的可靠性试验失效判据
YD/T 2798.1-2015 用于光通信的光收发合一模块测试方法第1部分：单波长型
YD/T 2798.2-2020 用于光通信的光收发合一模块测试方法第2部分：多波长型
YD/T 2804.1-2015 40Gbps/100Gbps强度调制可插拔光收发合一模块第1部分：4×10Gbps
YD/T 3538.3-2020 400Gb/s强度调制可插拔光收发合一模块第3部分：4×100Gb/s
YD/T 3538.4-2023 400Gb/s强度调制可插拔光收发合一模块第4部分：2×200Gb/s
YD/T 3539.1-2019 400Gbit/s相位调制光收发合一模块第1部分：2×200Gbit/s
3 术语和定义
YD/T 2798.1-2015、YD/T 2798.2-2020、YD/T 2804.1-2015、YD/T 3538.4-2023、YD/T 3539.1-2019
中界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1
失效failure
产品终止完成规定功能的能力的事件。
［来源：GB/T 5080.1-2012, 3.1.8］
3.2
失效率failure rate
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2
设产品在t 时刻处于可用状态，在时间区间（t, t+Δt）内发生失效的概率与区间长度Δt之比，当Δt
趋于0时的极限（如果存在）。
［来源：GB/T 5080.1-2012, 3.1.10］
3.3
定时截尾试验方案fixed time terminated test plan
从试验开始到规定试验截止时间（或动作次数）就停止的寿命试验方案。
3.4
点估计point estimation
由样本的多个数据确定一个统计量，用来估计总体的未知参数。
3.5
区间估计interval estimation
从点估计值出发，按给定的概率值建立包含待估计参数的区间。
3.6
置信度confidence level
随机的置信区间包含参数真值的概率。
3.7
平均失效前时间mean time to failure, MTTF
产品失效前时间的期望。
［来源：GB/T 2900.13-2008, 191-12-07］
3.8
失效判据failure criterion
判定所看到的现象是否可以称为失效的准则。
［来源：GB/T 5080.1-2012, 3.1.9］
4 一般要求
4.1 光模块可靠性指标
除非另有规定，光模块的可靠性指标应从以下指标中任选其一及以上。
a）平均失效前时间；
b）失效率。
4.2 光模块性能指标
性能指标可作为判定光模块是否失效的依据，光模块常用性能指标可从表1中选取，也可根据实际
需要指定其他性能指标。
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3
表1 光模块常用性能指标
序号性能指标定义来源
1 平均发送光功率
在发射侧参考点所测得的光模块发射端耦合进光纤的伪随机
序列光信号的平均功率
YD/T 1766-2016,
3.2
2 光接收灵敏度
在不同调制速率下，满足比特差错率为一定值时，光模块接
受部分所能接收到的最小平均光功率
YD/T 1766-2016,
3.3
3 过载光功率
在不同调制速率下，满足比特差错率为一定值时，光模块接
收部分所能接收到的最大平均光功率
YD/T 1766-2016,
3.4
4 光信噪比容限
接收光功率在最佳接收范围内，比特容差率达到规定值时接
收端可以容忍的最小光信噪比
YD/T 1766-2016,
3.5
5 外眼光调制幅度平均发射光功率P3与平均发射光功率P0的差值
YD/T 2798.2-2020,
5.3.1
6 光发送转换时间外眼光调制幅度上升时间Tr和下降时间Tf中的较大值
YD/T 3538.3-2020,
4.1
7 边模抑制比
对于单纵模激光器，主纵模峰值光功率Px与最大次纵模峰值
光功率Ps之比
YD/T 2798.1-2015,
5.10
8 消光比平均发射光功率P3与平均发射光功率P0的比值
YD/T 2798.1-2015,
5.4
9
四电平脉冲幅度调制信号发
送色散眼闭合度
发射机通过最长光通道传输后的垂直眼图闭合程度
YD/T 2798.2-2020,
5.8.1
10 相对强度噪声光调制幅度在规定的光反射情况下，相对于光调制幅度的相对强度噪声
YD/T 2798.1-2015,
5.8
11 外眼光调制幅度接收灵敏度
在规定的调制速率下，满足规定的比特差错率时，光模块所
能接收的最小平均光功率对应的光调制幅度
YD/T 2798.2-2020,
6.1.1
4.3 分布假设
计算光模块的平均失效前时间和失效率时，应假设失效时间服从指数分布。
4.4 抽样
4.4.1 抽样原则
光模块可靠性试验的抽样原则如下：
a）应从合格批次的光模块产品中进行抽样；
b）应采用随机抽样的方式，或按照GB/T 2828的要求进行抽样。
4.4.2 抽样数量
可靠性试验的抽样数量应不少于20个。
4.5 失效判据
光模块处于工作状态时，当出现以下任意一项时判定为失效：
a）光模块无法正常工作，或者表面出现明显损伤；
b）光模块在本文件4.2节中指定的任一性能指标不符合相应的标准协议规范；
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4
c）光模块出现模块制造商或设备制造商制定的其他失效判据。
5 可靠性试验方法
5.1 应力选择
光模块可靠性试验可选择的应力参数详见表2和表3。
注1：根据光模块的实际应用场景需要，可增加静电放电和电磁兼容等试验，试验方法参见YD/T 1766-2016 的7.1
节和7.2 节。
注2：对于液冷应用场景的光模块，可靠性试验应在相应的液冷工作环境下开展。
表2 机械应力参数
参数参数来源参数指标内容
冲击应力技术说明、相关标准要求冲击加速度、冲击方向、冲击次数
振动应力技术说明、相关标准要求振动加速度、振动频率、振动方向
插拔应力技术说明、相关标准要求插拔次数
表3 环境应力参数
参数参数来源参数指标内容
温度技术说明、相关标准要求温度范围
湿度技术说明、相关标准要求湿度范围
温度变化率技术说明、相关标准要求范围、变化率
5.2 应力剖面制定
对于单任务的光模块，应根据光模块的任务剖面中所经历的环境时序，制定光模块的应力剖面。
对于多任务的光模块，首先分别对每个任务制定环境应力剖面，然后根据每个任务出现的频率，对
相应任务的应力剖面持续时间进行加权，最后得到光模块的多任务综合应力剖面，制定方法如图1所示。
图1 多任务综合应力剖面制定方法
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5
6 试验数据获取、处理与判定
6.1 试验数据获取
将抽取的光模块样品按照本文件第5章制定的试验应力剖面开展定时截尾试验，截止时间应综合试
验成本、试验周期、数据收集的可行性等因素来确定。
在试验过程中，应按照GB/T 5080.1-2012第7章的要求进行试验数据的观测和收集，数据记录格式
参见附录A。
光模块样品的性能参数测试方法及要求应符合相应的光模块测试标准规定，样品的失效应按照本文
件4.5节要求进行判定和统计，由非产品自身原因（如设备原因、人为原因、意外事故等）造成的样品
失效不计入失效数据。
6.2 数据处理
在定时截尾试验中，若某测试间隔(tk1,tk )中测得光模块样品的失效数为rk ，则该测试间隔内的第
j个样品的失效时间t j 计算如下：
1
1 , 1, 2,...,
1
k k
j k k
k
t t
t t j j r
r



  

……………………（1）
式中，tk1和tk 为相邻的两个测试时刻。
在给定试验截尾时间τ下，对所有样品的失效时间按照从小到大排序为
t1  t2  ...  tr  ……………………（2）
式中：
r——可靠性试验中发生失效的光模块样品总数，单位/个；
ti——第i个光模块样品的失效时间，单位/h。
6.3 数据有效性检验
在本文件4.3节规定的前提下，应按照GB/T 5080.6-1996第5章和第6章的要求对试验数据做统计有效
性检验。
若有效性检验的结果为拒绝恒定失效率假设，应按照GB/T 5080.6-1996第7章的要求采取措施。
7 可靠性指标计算
在定时截尾试验条件下，光模块可靠性指标的点估计和区间估计按照GB/T 5080.4-1985中5.1节的要
求计算。
7.1 点估计
光模块MTTF的点估计见公式（3）。
, 1
( )
MTTF
r
i
r n i
t n r
T
r r


 
 
 ……………………（3）
式中：
n——试验样品的总数，单位/个；
Tr,n——到给定截止时间后所累计的试验时间，单位/h；
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6
r——可靠性试验中发生失效的样品总数，单位/个；
ti——第i 个样品失效的时间，单位/h；
τ——试验截尾时间，单位/h。
光模块失效率λ的点估计见公式（4）。
,
1
1
MTTF
( )
r
r n
i
i
r r
T
t n r



  
  
……………………（4）
7.2 区间估计
光模块MTTF的区间估计见公式（5）。
, 1
2 2
2 ( )
2
MTTF
(2 2) (2 2)
r
i
r n i
L
t n r
T
 r  r

 

 
   
   
 

……………………（5）
式中：
MTTFL——平均失效前时间MTTF的单侧置信下限值；
2 (2r 2)   ——置信度为 、自由度为(2r  2)的χ2分布分位值，参见附录B。
光模块失效率λ的区间估计见公式（6）。
2 2
,
1
(2 2) (2 2)
2
2 ( )
U r
r n
i
i
r r
T
t n r
 



 
 
 
   
 

……………………（6）
式中：
λU——失效率λ的单侧置信上限值。
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7
附录A
（资料性）
定时截尾试验数据记录表
表A.1 定时截尾试验数据记录表
产品名称
产品型号和
规格
生产厂家出厂日期试验地点
试验时间年月日时至年月日时
试验条件
样品数
序号失效时间失效样品编号失效现象失效原因备注
试验人员
试验负责人试验单位年月日
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8
附录B
（资料性）
 2分布数值表
置信度为p，自由度为ν的 2 分布图见图B.1，对应的χ2分布分位值2  
 p v 见表B.1。
对于自由度和置信度超出表B.1范围的，参见GB/T 4086.2-1983查询 2 分布分位值。
示例：对于v=6，p=0.8，χ2分布分位值 2p v  8.55806 。
2
2 2 /2 1 2 /2 2
0
( ) : 1 ( / 2) e
2 ( / 2)
v v d p
v
 
    
  (B.1)
图B.1 置信度为p，自由度为v 的χ2 分布图
表B.1 χ2 分布分位值表
ν
p
0.60000 0.65000 0.70000 0.75000 0.80000 0.85000 0.90000 0.95000
1 0.70833 0.87346 1.07419 1.32330 1.64237 2.07225 2.70554 3.84146
2 1.83258 2.09964 2.40795 2.77259 3.21888 3.79424 4.60517 5.99146
3 2.94617 3.28311 3.66487 4.10834 4.64163 5.31705 6.25139 7.81473
4 4.04463 4.43769 4.87843 5.38527 5.98862 6.74488 7.77944 9.48773
5 5.13187 5.57307 6.06443 6.62568 7.28928 8.11520 9.23636 11.07050
6 6.21076 6.69476 7.23114 7.84080 8.55806 9.44610 10.64464 12.59159
7 7.28321 7.80612 8.38343 9.03715 9.80325 10.74790 12.01704 14.06714
8 8.35053 8.90936 9.52446 10.21885 11.03009 12.02707 13.36157 15.50731
9 9.41364 10.00600 10.65637 11.38875 12.24215 13.28804 14.68366 16.91898
10 10.47324 11.09714 11.78072 12.54886 13.44196 14.53394 15.98718 18.30704
11 11.52983 12.18363 12.89867 13.70069 14.63142 15.76710 17.27501 19.67514
12 12.58384 13.26610 14.01110 14.84540 15.81199 16.98931 18.54935 21.02607
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9
表B.1 χ2 分布分位值表（续）
v
p
0.60000 0.65000 0.70000 0.75000 0.80000 0.85000 0.90000 0.95000
13 13.63557 14.34506 15.11872 15.98391 16.98480 18.20198 19.81193 22.36203
14 14.68529 15.42092 16.22210 17.11693 18.15077 19.40624 21.06414 23.68479
15 15.73322 16.49401 17.32169 18.24509 19.31066 20.60301 22.30713 24.99579
16 16.77954 17.56463 18.41789 19.36886 20.46508 21.79306 23.54183 26.29623
17 17.82439 18.63299 19.51102 20.48868 21.61456 22.97703 24.76904 27.58711
18 18.86790 19.69931 20.60135 21.60489 22.75955 24.15547 25.98942 28.86930
19 19.91020 20.76376 21.68913 22.71781 23.90042 25.32885 27.20357 30.14353
20 20.95137 21.82648 22.77455 23.82769 25.03751 26.49758 28.41198 31.41043
21 21.99150 22.88761 23.85779 24.93478 26.17110 27.66201 29.61509 32.67057
22 23.03066 23.94726 24.93902 26.03927 27.30145 28.82245 30.81328 33.92444
23 24.06892 25.00554 26.01837 27.14134 28.42879 29.97919 32.00690 35.17246
24 25.10635 26.06252 27.09596 28.24115 29.55332 31.13246 33.19624 36.41503
25 26.14298 27.11831 28.17192 29.33885 30.67520 32.28249 34.38159 37.65248
26 27.17888 28.17296 29.24633 30.43457 31.79461 33.42947 35.56317 38.88514
27 28.21408 29.22655 30.31929 31.52841 32.91169 34.57358 36.74122 40.11327
28 29.24862 30.27914 31.39088 32.62049 34.02657 35.71499 37.91592 41.33714
29 30.28254 31.33077 32.46117 33.71091 35.13936 36.85383 39.08747 42.55697
30 31.31586 32.38150 33.53023 34.79974 36.25019 37.99025 40.25602 43.77297