山西高性能多芯MT-FA光組件三維集成方案

從技術(shù)實(shí)現(xiàn)層面看，多芯MT-FA光組件的集成需攻克三大重要挑戰(zhàn)：其一，高精度制造工藝要求光纖陣列的通道間距誤差控制在±0.5μm以內(nèi)，以確保與TSV孔徑的精確對(duì)齊；其二，低插損特性需通過(guò)特殊研磨工藝實(shí)現(xiàn)，典型產(chǎn)品插入損耗≤0.35dB，回波損耗≥60dB，滿足AI算力場(chǎng)景下長(zhǎng)時(shí)間高負(fù)載運(yùn)行的穩(wěn)定性需求；其三，熱應(yīng)力管理要求組件材料與硅基板的熱膨脹系數(shù)匹配度極高，避免因溫度波動(dòng)導(dǎo)致的層間剝離。實(shí)際應(yīng)用中，該組件已成功應(yīng)用于1.6T光模塊的3D封裝，通過(guò)將光引擎與電芯片垂直堆疊，使單模塊封裝體積縮小40%，同時(shí)支持800G至1.6T速率的無(wú)縫升級(jí)。在AI服務(wù)器背板互聯(lián)場(chǎng)景下，MT-FA組件可實(shí)現(xiàn)每平方毫米10萬(wàn)通道的光互連密度，較傳統(tǒng)方案提升2個(gè)數(shù)量級(jí)。這種技術(shù)突破不僅推動(dòng)了三維芯片向更高集成度演進(jìn)，更為下一代光計(jì)算架構(gòu)提供了基礎(chǔ)支撐，預(yù)示著光互連技術(shù)將成為突破內(nèi)存墻功耗墻的重要驅(qū)動(dòng)力。三維光子互連芯片的皮秒激光改性技術(shù)，增強(qiáng)玻璃選擇性蝕刻能力。山西高性能多芯MT-FA光組件三維集成方案

高性能多芯MT-FA光組件的三維集成技術(shù)，正成為突破光通信系統(tǒng)物理極限的重要解決方案。傳統(tǒng)平面封裝受限于二維空間布局，難以滿足800G/1.6T光模塊對(duì)高密度、低功耗的需求。而三維集成通過(guò)垂直堆疊多芯MT-FA陣列，結(jié)合硅基異質(zhì)集成與低溫共燒陶瓷技術(shù)，可在單芯片內(nèi)實(shí)現(xiàn)12通道及以上并行光路傳輸。這種立體架構(gòu)不僅將光互連密度提升3倍以上，更通過(guò)縮短層間耦合距離，使光信號(hào)傳輸損耗降低至0.3dB以下。例如，采用42.5°全反射端面研磨工藝的MT-FA組件，配合3D波導(dǎo)耦合器，可實(shí)現(xiàn)光信號(hào)在三維空間的無(wú)縫切換，滿足AI算力集群對(duì)低時(shí)延、高可靠性的嚴(yán)苛要求。同時(shí)，三維集成中的光電融合設(shè)計(jì)，將光發(fā)射模塊與CMOS驅(qū)動(dòng)電路直接堆疊，消除傳統(tǒng)2D封裝中的長(zhǎng)距離互連，使系統(tǒng)功耗降低40%，為數(shù)據(jù)中心節(jié)能提供關(guān)鍵技術(shù)支撐。三維光子集成多芯MT-FA光收發(fā)組件供應(yīng)報(bào)價(jià)未來(lái)通信技術(shù)演進(jìn)中，三維光子互連芯片將成為支撐 6G 網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的關(guān)鍵組件。

從技術(shù)實(shí)現(xiàn)層面看，三維光子芯片與多芯MT-FA的協(xié)同設(shè)計(jì)突破了傳統(tǒng)二維平面的限制。三維光子芯片通過(guò)硅基光電子學(xué)技術(shù)，在芯片內(nèi)部構(gòu)建多層光波導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)，結(jié)合微環(huán)諧振器、馬赫-曾德?tīng)柛缮鎯x等結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)光信號(hào)的調(diào)制、濾波與路由。而多芯MT-FA組件則通過(guò)高精度V槽基板與定制化端面角度，將外部光纖陣列與芯片光波導(dǎo)精確對(duì)準(zhǔn)，形成芯片-光纖-芯片的無(wú)縫連接。這種方案不僅降低了系統(tǒng)布線復(fù)雜度，更通過(guò)減少電光轉(zhuǎn)換次數(shù)明顯降低了功耗。以1.6T光模塊為例，采用三維光子芯片與多芯MT-FA的組合設(shè)計(jì)，可使單模塊功耗較傳統(tǒng)方案降低30%以上，同時(shí)支持CXP、CDFP等多種高速接口標(biāo)準(zhǔn)，適配以太網(wǎng)、Infiniband等多元網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。隨著硅光集成技術(shù)的成熟，該方案在模場(chǎng)轉(zhuǎn)換、保偏傳輸?shù)葓?chǎng)景下的應(yīng)用潛力進(jìn)一步釋放，為下一代數(shù)據(jù)中心、超級(jí)計(jì)算機(jī)及6G通信網(wǎng)絡(luò)提供了高性能、低成本的解決方案。

三維光子芯片多芯MT-FA光互連架構(gòu)作為光通信領(lǐng)域的前沿技術(shù)，正通過(guò)空間維度拓展與光學(xué)精密耦合的雙重創(chuàng)新，重塑數(shù)據(jù)中心與AI算力集群的互連范式。傳統(tǒng)二維光子芯片受限于平面波導(dǎo)布局，在多通道并行傳輸時(shí)面臨信號(hào)串?dāng)_與集成密度瓶頸，而三維架構(gòu)通過(guò)層間垂直互連技術(shù)，將光信號(hào)傳輸路徑從單一平面延伸至立體空間。以多芯MT-FA（Multi-FiberTerminationFiberArray）為重要的光互連模塊，采用42.5°端面全反射研磨工藝與低損耗MT插芯，實(shí)現(xiàn)了8芯至24芯光纖的高密度并行集成。例如，在400G/800G光模塊中，該架構(gòu)通過(guò)垂直堆疊的V型槽（V-Groove）基板固定光纖陣列，配合紫外膠固化工藝確保亞微米級(jí)對(duì)準(zhǔn)精度，使單通道插入損耗降至0.35dB以下，回波損耗超過(guò)60dB。這種設(shè)計(jì)不僅將光互連密度提升至傳統(tǒng)方案的3倍，更通過(guò)層間波導(dǎo)耦合技術(shù)，在10mm2芯片面積內(nèi)實(shí)現(xiàn)了80通道并行傳輸，單位面積數(shù)據(jù)密度達(dá)5.3Tb/s/mm2，為AI訓(xùn)練集群中數(shù)萬(wàn)張GPU卡的高速互連提供了物理層支撐。三維光子互連芯片的光子傳輸技術(shù)，還具備高度的靈活性，能夠適應(yīng)不同應(yīng)用場(chǎng)景的需求。

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。三維光子互連芯片的光信號(hào)傳輸具有低損耗特性，確保了數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中的高保真度。三維光子集成多芯MT-FA光收發(fā)組件供應(yīng)報(bào)價(jià)

三維光子互連芯片的光子傳輸技術(shù)，還具備良好的抗干擾能力，提升了數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和可靠性。山西高性能多芯MT-FA光組件三維集成方案

三維光子芯片多芯MT-FA架構(gòu)的技術(shù)突破，本質(zhì)上解決了高算力場(chǎng)景下存儲(chǔ)墻與通信墻的雙重約束。在AI大模型訓(xùn)練中，參數(shù)服務(wù)器與計(jì)算節(jié)點(diǎn)間的數(shù)據(jù)吞吐量需求已突破TB/s量級(jí)，傳統(tǒng)電互連因RC延遲與功耗問(wèn)題成為性能瓶頸。而該架構(gòu)通過(guò)光子-電子混合鍵合技術(shù)，將80個(gè)微盤(pán)調(diào)制器與鍺硅探測(cè)器直接集成于CMOS電子芯片上方，形成0.3mm2的光子互連層。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，其80通道并行傳輸總帶寬達(dá)800Gb/s，單比特能耗只50fJ，較銅纜互連降低87%。更關(guān)鍵的是，三維堆疊結(jié)構(gòu)通過(guò)硅通孔（TSV）實(shí)現(xiàn)熱管理與電氣互連的垂直集成，使光模塊工作溫度穩(wěn)定在-25℃至+70℃范圍內(nèi)，滿足7×24小時(shí)高負(fù)荷運(yùn)行需求。此外，該架構(gòu)兼容現(xiàn)有28nmCMOS制造工藝，通過(guò)銅錫熱壓鍵合形成15μm間距的2304個(gè)互連點(diǎn)，既保持了114.9MPa的剪切強(qiáng)度，又通過(guò)被動(dòng)-主動(dòng)混合對(duì)準(zhǔn)技術(shù)將層間錯(cuò)位容忍度提升至±0.5μm，為大規(guī)模量產(chǎn)提供了工藝可行性。這種從材料到系統(tǒng)的全鏈條創(chuàng)新，正推動(dòng)光互連技術(shù)從輔助連接向重要算力載體演進(jìn)。山西高性能多芯MT-FA光組件三維集成方案