福建多芯MT-FA光組件在三維芯片中的部署

三維光子集成多芯MT-FA光耦合方案是應(yīng)對(duì)下一代數(shù)據(jù)中心與AI算力網(wǎng)絡(luò)帶寬瓶頸的重要技術(shù)突破。隨著800G/1.6T光模塊的規(guī)模化部署，傳統(tǒng)二維平面光互聯(lián)面臨空間利用率低、耦合損耗大、密度擴(kuò)展受限等挑戰(zhàn)。三維集成技術(shù)通過(guò)垂直堆疊光子層與電子層，結(jié)合多芯光纖陣列（MT-FA）的并行傳輸特性，實(shí)現(xiàn)了光信號(hào)在三維空間的高效耦合。具體而言，MT-FA組件采用42.5°端面全反射設(shè)計(jì)，配合低損耗MT插芯與高精度V槽基板，將多芯光纖的間距壓縮至127μm甚至更小，使得單個(gè)組件可支持12芯、24芯乃至更高密度的并行光傳輸。在三維架構(gòu)中，這些多芯MT-FA通過(guò)硅通孔（TSV）或銅柱凸點(diǎn)技術(shù)，與CMOS電子芯片進(jìn)行垂直互連，形成光子-電子混合集成系統(tǒng)。三維光子互連芯片通過(guò)光信號(hào)的并行處理，提高了數(shù)據(jù)的處理效率和吞吐量。福建多芯MT-FA光組件在三維芯片中的部署

在CPO（共封裝光學(xué)）架構(gòu)中，三維集成多芯MT-FA通過(guò)板級(jí)高密度扇出連接，將光引擎與ASIC芯片的間距縮短至毫米級(jí)，明顯降低互連損耗與功耗。此外，該方案通過(guò)波分復(fù)用技術(shù)進(jìn)一步擴(kuò)展傳輸容量，如采用Z-block薄膜濾光片實(shí)現(xiàn)4波長(zhǎng)合波，單根光纖傳輸容量提升至1.6Tbps。隨著AI大模型參數(shù)規(guī)模突破萬(wàn)億級(jí)，數(shù)據(jù)中心對(duì)光互聯(lián)的帶寬密度與能效要求持續(xù)攀升，三維光子集成多芯MT-FA方案憑借其較低能耗、高集成度與可擴(kuò)展性，將成為下一代光通信系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)配置，推動(dòng)計(jì)算架構(gòu)向光子-電子深度融合的方向演進(jìn)。西寧高密度多芯MT-FA光組件三維集成三維光子互連芯片的微環(huán)諧振器技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高密度波長(zhǎng)選擇濾波。

三維芯片互連技術(shù)對(duì)MT-FA組件的性能提出了更高要求，推動(dòng)其向高精度、高可靠性方向演進(jìn)。在制造工藝層面，MT-FA的端面研磨角度需精確控制在8°至42.5°之間，以確保全反射條件下的低插損特性，而TSV的直徑已從早期的10μm縮小至3μm，深寬比突破20:1，這對(duì)MT-FA與芯片的共形貼裝提出了納米級(jí)對(duì)準(zhǔn)精度需求。熱管理方面，3D堆疊導(dǎo)致的熱密度激增要求MT-FA組件具備更優(yōu)的散熱設(shè)計(jì)，例如通過(guò)微流體通道與導(dǎo)熱硅基板的集成，將局部熱點(diǎn)溫度控制在70℃以下，保障光信號(hào)傳輸?shù)姆€(wěn)定性。在應(yīng)用場(chǎng)景上，該技術(shù)組合已滲透至AI訓(xùn)練集群、超級(jí)計(jì)算機(jī)及5G/6G基站等領(lǐng)域，例如在支持Infiniband光網(wǎng)絡(luò)的交換機(jī)中，MT-FA與TSV互連的協(xié)同作用使端口間延遲降至納秒級(jí)，滿足高并發(fā)數(shù)據(jù)流的實(shí)時(shí)處理需求。隨著異質(zhì)集成標(biāo)準(zhǔn)的完善，多芯MT-FA與三維芯片互連技術(shù)將進(jìn)一步推動(dòng)光模塊向1.6T甚至3.2T速率演進(jìn)，成為下一代智能計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施的重要支撐。

三維光子互連系統(tǒng)與多芯MT-FA光模塊的融合，正在重塑高速光通信的技術(shù)范式。傳統(tǒng)光模塊依賴二維平面布局實(shí)現(xiàn)光信號(hào)傳輸，但受限于光纖直徑與彎曲半徑，難以在有限空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)高密度集成。三維光子互連系統(tǒng)通過(guò)垂直堆疊技術(shù)，將光子器件與互連結(jié)構(gòu)在三維空間內(nèi)分層布局，形成立體化的光波導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)。這種設(shè)計(jì)不僅大幅壓縮了模塊體積，更通過(guò)縮短光子器件間的水平距離，有效降低了電磁耦合效應(yīng)，提升了信號(hào)傳輸?shù)姆€(wěn)定性。多芯MT-FA光模塊作為重要組件，其多通道并行傳輸特性與三維結(jié)構(gòu)的耦合，實(shí)現(xiàn)了光信號(hào)的高效匯聚與分發(fā)。三維光子互連芯片的垂直堆疊設(shè)計(jì)，為芯片內(nèi)部的熱量管理提供了更大的空間。

多芯MT-FA光組件的三維芯片互連標(biāo)準(zhǔn)正成為光通信與集成電路交叉領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)規(guī)范。其重要在于通過(guò)高精度三維互連架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)多通道光信號(hào)與電信號(hào)的協(xié)同傳輸。在物理結(jié)構(gòu)層面，該標(biāo)準(zhǔn)要求MT-FA組件的端面研磨角度需精確控制在42.5°±0.5°范圍內(nèi)，以確保全反射條件下光信號(hào)的低損耗耦合。配合低損耗MT插芯與亞微米級(jí)V槽定位技術(shù)，單通道插損可控制在0.2dB以下，通道間距誤差不超過(guò)±0.5μm。這種設(shè)計(jì)使得800G光模塊中16通道并行傳輸?shù)拇當(dāng)_抑制比達(dá)到45dB以上，滿足AI算力集群對(duì)數(shù)據(jù)傳輸完整性的嚴(yán)苛要求。三維互連的垂直維度則依賴硅通孔（TSV）或玻璃通孔（TGV）技術(shù)，其中TSV直徑已從10μm向1μm量級(jí)突破，深寬比提升至20:1，配合原子層沉積（ALD）工藝形成的共形絕緣層，有效解決了微孔電鍍填充的均勻性問(wèn)題。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，采用0.9μm間距TSV陣列的芯片堆疊，互連密度較傳統(tǒng)方案提升3個(gè)數(shù)量級(jí)，通信速度突破10Tbps，能源效率優(yōu)化至20倍，為高密度計(jì)算提供了物理層支撐。三維光子互連芯片通過(guò)優(yōu)化光路設(shè)計(jì)，減少信號(hào)串?dāng)_以提升傳輸質(zhì)量。成都三維光子芯片多芯MT-FA光互連架構(gòu)

利用三維光子互連芯片，可以明顯降低云計(jì)算中心的能耗，推動(dòng)綠色計(jì)算的發(fā)展。福建多芯MT-FA光組件在三維芯片中的部署

三維光子芯片的集成化發(fā)展對(duì)光連接器提出了前所未有的技術(shù)挑戰(zhàn)，而多芯MT-FA光連接器憑借其高密度、低損耗、高可靠性的特性，成為突破這一瓶頸的重要組件。該連接器通過(guò)精密研磨工藝將多根光纖陣列集成于微米級(jí)插芯中，其42.5°端面全反射設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)光信號(hào)的90°轉(zhuǎn)向傳輸，配合低損耗MT插芯與亞微米級(jí)V槽定位技術(shù)，使單通道插損控制在0.2dB以下，回波損耗優(yōu)于-55dB。在三維光子芯片的層間互連場(chǎng)景中，多芯MT-FA通過(guò)垂直堆疊架構(gòu)支持12至36通道并行傳輸，通道間距可壓縮至250μm，較傳統(tǒng)單芯連接器密度提升10倍以上。這種設(shè)計(jì)不僅滿足了光子芯片對(duì)空間緊湊性的嚴(yán)苛要求，更通過(guò)多通道同步傳輸將系統(tǒng)帶寬提升至Tbps級(jí)，為高算力場(chǎng)景下的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交互提供了物理層支撐。例如，在光子計(jì)算芯片中，多芯MT-FA可實(shí)現(xiàn)激光器陣列與波導(dǎo)層的直接耦合，消除中間轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，使光信號(hào)傳輸效率提升40%以上。福建多芯MT-FA光組件在三維芯片中的部署