基于多芯MT-FA的三維光子互連標準

多芯MT-FA光組件的三維芯片互連標準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。其重要在于通過高精度三維互連架構(gòu)，實現(xiàn)多通道光信號與電信號的協(xié)同傳輸。在物理結(jié)構(gòu)層面，該標準要求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的低損耗耦合。配合低損耗MT插芯與亞微米級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±0.5μm。這種設(shè)計使得800G光模塊中16通道并行傳輸?shù)拇當_抑制比達到45dB以上，滿足AI算力集群對數(shù)據(jù)傳輸完整性的嚴苛要求。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題。實驗數(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個數(shù)量級，通信速度突破10Tbps，能源效率優(yōu)化至20倍，為高密度計算提供了物理層支撐?？蒲袡C構(gòu)與企業(yè)合作，加速三維光子互連芯片從實驗室走向?qū)嶋H應用場景。基于多芯MT-FA的三維光子互連標準

三維光子集成多芯MT-FA光接口方案是應對AI算力爆發(fā)式增長與數(shù)據(jù)中心超高速互聯(lián)需求的重要技術(shù)突破。該方案通過將三維光子集成技術(shù)與多芯MT-FA（多纖終端光纖陣列）深度融合，實現(xiàn)了光子層與電子層在垂直維度的深度耦合。傳統(tǒng)二維光子集成受限于芯片面積，難以同時集成高密度光波導與大規(guī)模電子電路，而三維集成通過TSV（硅通孔）與銅柱凸點鍵合技術(shù)，將光子芯片與CMOS電子芯片垂直堆疊，形成80通道以上的超密集光子-電子混合系統(tǒng)。以某研究機構(gòu)展示的80通道三維集成芯片為例，其采用15μm間距的銅柱凸點陣列，通過2304個鍵合點實現(xiàn)光子層與電子層的低損耗互連，發(fā)射器與接收器單元分別集成20個波導總線，每個總線支持4個波長通道，實現(xiàn)了單芯片1.6Tbps的傳輸容量。這種設(shè)計突破了傳統(tǒng)光模塊中光子與電子分離布局的帶寬瓶頸，使電光轉(zhuǎn)換能耗降至120fJ/bit，較早期二維方案降低50%以上?；诙嘈綧T-FA的三維光子互連標準三維光子互連芯片采用抗干擾設(shè)計，適應復雜電磁環(huán)境下的穩(wěn)定運行需求。

三維光子芯片的集成化發(fā)展對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。該連接器通過精密研磨工藝將多根光纖陣列集成于微米級插芯中，其42.5°端面全反射設(shè)計可實現(xiàn)光信號的90°轉(zhuǎn)向傳輸，配合低損耗MT插芯與亞微米級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景中，多芯MT-FA通過垂直堆疊架構(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)計不僅滿足了光子芯片對空間緊湊性的嚴苛要求，更通過多通道同步傳輸將系統(tǒng)帶寬提升至Tbps級，為高算力場景下的實時數(shù)據(jù)交互提供了物理層支撐。例如，在光子計算芯片中，多芯MT-FA可實現(xiàn)激光器陣列與波導層的直接耦合，消除中間轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，使光信號傳輸效率提升40%以上。

在AI算力需求爆發(fā)式增長的背景下，多芯MT-FA光組件與三維芯片傳輸技術(shù)的融合正成為光通信領(lǐng)域的關(guān)鍵突破方向。多芯MT-FA通過將多根光纖精確排列于V形槽基片，并采用42.5°端面研磨工藝實現(xiàn)全反射傳輸，可同時支持8至24路光信號的并行傳輸。這種設(shè)計使得單個組件的傳輸密度較傳統(tǒng)單芯方案提升數(shù)倍，尤其適用于400G/800G高速光模塊的內(nèi)部連接。當與三維芯片堆疊技術(shù)結(jié)合時，多芯MT-FA可通過垂直互連通道（TSV）直接對接堆疊芯片的各層光接口，消除傳統(tǒng)平面布線中的信號衰減與延遲。例如，在三維硅光芯片中，多芯MT-FA的陣列間距可精確匹配TSV的垂直節(jié)距，實現(xiàn)光信號在芯片堆疊層間的無縫傳輸。這種結(jié)構(gòu)不僅將光互連密度提升至每平方毫米數(shù)百芯級別，更通過縮短光路徑長度使傳輸損耗降低。實驗數(shù)據(jù)顯示，采用該技術(shù)的800G光模塊在三維堆疊架構(gòu)下的插入損耗可控制在0.35dB以內(nèi)，較傳統(tǒng)二維布局提升。研發(fā)團隊持續(xù)優(yōu)化三維光子互連芯片結(jié)構(gòu)，降低信號損耗以適配更復雜場景。

三維光子芯片多芯MT-FA光連接標準的制定，是光通信技術(shù)向高密度、低損耗方向演進的重要支撐。隨著數(shù)據(jù)中心單模塊速率從800G向1.6T跨越，傳統(tǒng)二維平面封裝已無法滿足硅光芯片與光纖陣列的耦合需求。三維結(jié)構(gòu)通過垂直堆疊技術(shù)，將多芯MT-FA（Multi-FiberArray）的通道數(shù)從12芯提升至48芯甚至更高，同時利用硅基波導的立體折射特性，實現(xiàn)模場直徑（MFD）的精確匹配。例如，采用超高數(shù)值孔徑（UHNA）光纖與標準單模光纖的拼接工藝，可將模場從3.2μm轉(zhuǎn)換至9μm，插損控制在0.2dB以下。這種三維集成方案不僅縮小了光模塊體積，更通過V槽基板的亞微米級精度（±0.3μm公差），確保多芯并行傳輸時的通道均勻性，滿足AI算力集群對長時間高負載數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性要求。此外，三維結(jié)構(gòu)還兼容共封裝光學（CPO）架構(gòu)，通過將MT-FA直接嵌入光引擎內(nèi)部，減少外部連接損耗，為未來3.2T光模塊的研發(fā)奠定物理層基礎(chǔ)。三維光子互連芯片通過立體布線設(shè)計，明顯縮小芯片整體體積與占用空間。山西三維光子芯片多芯MT-FA光連接標準

Lightmatter的M1000芯片，通過256根光纖接口突破傳統(tǒng)CPO限制。基于多芯MT-FA的三維光子互連標準

高密度多芯MT-FA光組件的三維集成方案，是應對AI算力爆發(fā)式增長背景下光通信系統(tǒng)升級需求的重要技術(shù)路徑。該方案通過將多芯光纖陣列（MT-FA）與三維集成技術(shù)深度融合，突破了傳統(tǒng)二維平面集成的空間限制，實現(xiàn)了光信號傳輸密度與系統(tǒng)集成度的雙重提升。具體而言，MT-FA組件通過精密研磨工藝將光纖陣列端面加工為特定角度（如42.5°），結(jié)合低損耗MT插芯與V槽基板技術(shù)，形成多通道并行光路耦合結(jié)構(gòu)。在三維集成層面，該方案采用層間耦合器技術(shù)，將不同波導層的MT-FA陣列通過倏逝波耦合、光柵耦合或3D波導耦合方式垂直堆疊，構(gòu)建出立體化光傳輸網(wǎng)絡(luò)。例如，在800G/1.6T光模塊中，三維集成的MT-FA陣列可將16個光通道壓縮至傳統(tǒng)方案1/3的體積內(nèi)，同時通過優(yōu)化層間耦合效率，使插入損耗降低至0.2dB以下，滿足AI訓練集群對低時延、高可靠性的嚴苛要求?；诙嘈綧T-FA的三維光子互連標準