在工藝實現層面,三維光子互連芯片的多芯MT-FA封裝需攻克多重技術挑戰。光纖陣列的制備涉及高精度V槽加工與紫外膠固化工藝,采用新型Hybrid353ND系列膠水可同時實現UV定位與結構粘接,簡化流程并降低應力。芯片堆疊環節,通過混合鍵合技術將光子芯片與CMOS驅動層直接鍵合,鍵合間距突破至10μm以下,較傳統焊料凸點提升5倍集成度。熱管理方面,針對三維堆疊的散熱難題,研發團隊開發了微流體冷卻通道與導熱硅中介層復合結構,使1.6T光模塊在滿負荷運行時的結溫控制在85℃以內,較空氣冷卻方案降溫效率提升40%。此外,為適配CPO(共封裝光學)架構,MT-FA組件的端面角度和通道間距可定制化調整,支持從100G到1.6T的全速率覆蓋,其低插損特性(單通道損耗<0.2dB)確保了光信號在超長距離傳輸中的完整性。隨著AI大模型參數規模突破萬億級,該技術有望成為下一代數據中心互聯的重要解決方案,推動光通信向光子集成+電子協同的異構計算范式演進。三維光子互連芯片在通信帶寬上實現了質的飛躍,滿足了高速數據處理的需求。浙江三維光子集成多芯MT-FA光耦合方案

高性能多芯MT-FA光組件的三維集成技術,正成為突破光通信系統物理極限的重要解決方案。傳統平面封裝受限于二維空間布局,難以滿足800G/1.6T光模塊對高密度、低功耗的需求。而三維集成通過垂直堆疊多芯MT-FA陣列,結合硅基異質集成與低溫共燒陶瓷技術,可在單芯片內實現12通道及以上并行光路傳輸。這種立體架構不僅將光互連密度提升3倍以上,更通過縮短層間耦合距離,使光信號傳輸損耗降低至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波導耦合器,可實現光信號在三維空間的無縫切換,滿足AI算力集群對低時延、高可靠性的嚴苛要求。同時,三維集成中的光電融合設計,將光發射模塊與CMOS驅動電路直接堆疊,消除傳統2D封裝中的長距離互連,使系統功耗降低40%,為數據中心節能提供關鍵技術支撐。濟南三維光子互連多芯MT-FA光纖連接行業標準制定工作推進,為三維光子互連芯片的規范化應用提供保障。

三維光子芯片與多芯MT-FA光連接方案的融合,正在重塑高速光通信系統的技術邊界。傳統光模塊中,電信號轉換與光信號傳輸的分離設計導致功耗高、延遲大,難以滿足AI算力集群對低時延、高帶寬的嚴苛需求。而三維光子芯片通過將激光器、調制器、光電探測器等重要光電器件集成于單片硅基襯底,結合垂直堆疊的3D封裝工藝,實現了光信號在芯片層間的直接傳輸。這種架構下,多芯MT-FA組件作為光路耦合的關鍵接口,通過精密研磨工藝將光纖陣列端面加工為特定角度,配合低損耗MT插芯,可實現8芯、12芯乃至24芯光纖的高密度并行連接。例如,在800G/1.6T光模塊中,MT-FA的插入損耗可控制在0.35dB以下,回波損耗超過60dB,確保光信號在高速傳輸中的低損耗與高穩定性。其多通道均勻性特性更可滿足AI訓練場景下數據中心對長時間、高負載運行的可靠性要求,為光模塊的小型化、集成化提供了物理基礎。
多芯MT-FA光接口的技術突破集中于材料工藝與結構創新,其重要優勢體現在高精度制造與定制化適配能力。制造端采用超快激光加工技術,通過飛秒級脈沖對光纖端面進行非熱熔加工,使端面粗糙度降至0.1μm以下,消除傳統機械研磨產生的亞表面損傷,從而將通道間串擾抑制在-40dB以下。結構上,支持0°至45°多角度端面定制,可匹配不同波導曲率的芯片設計,例如在三維光子集成芯片中,通過45°斜端面實現層間光路的90°轉折,減少反射損耗。同時,組件兼容單模與多模光纖,波長范圍覆蓋850nm至1650nm,支持從100G到1.6T的傳輸速率升級。在可靠性方面,經過200次插拔測試后,插損變化量小于0.1dB,工作溫度范圍擴展至-25℃至+70℃,可適應數據中心、高性能計算等復雜環境。隨著三維光子芯片向更高集成度演進,多芯MT-FA光接口的通道數預計將在2026年突破256通道,成為構建光速高架橋式芯片互連網絡的關鍵基礎設施。三維光子互連芯片通過熱管理優化,延長設備使用壽命并降低維護成本。

基于多芯MT-FA的三維光子互連方案,通過將多纖終端光纖陣列(MT-FA)與三維集成技術深度融合,為光通信系統提供了高密度、低損耗的并行傳輸解決方案。MT-FA組件采用精密研磨工藝,將光纖陣列端面加工為特定角度(如42.5°),配合低損耗MT插芯與高精度V型槽基板,可實現多通道光信號的緊湊并行連接。在三維光子互連架構中,MT-FA不僅承擔光信號的垂直耦合與水平分配功能,還通過其高通道均勻性(V槽間距公差±0.5μm)確保多路光信號傳輸的一致性,滿足AI算力集群對數據傳輸質量與穩定性的嚴苛要求。例如,在400G/800G光模塊中,MT-FA可通過12芯或24芯并行傳輸,將單通道速率提升至33Gbps以上,同時通過三維堆疊設計減少模塊體積,適應數據中心對設備緊湊性的需求。此外,MT-FA的高可靠性特性(如耐受85℃/85%RH環境測試)可降低光模塊在長時間高負荷運行中的維護成本,其高集成度特性還能在系統層面優化布線復雜度,為大規模AI訓練提供高效、穩定的光互連支撐。三維光子互連芯片的垂直互連技術,不僅提升了數據傳輸效率,還優化了芯片內部的布局結構。長春多芯MT-FA光組件支持的三維芯片架構
Lightmatter的L200系列采用冗余設計,確保光引擎的激光集成可靠性。浙江三維光子集成多芯MT-FA光耦合方案
多芯MT-FA光纖連接器的技術演進正推動光互連向更復雜的系統級應用延伸。在高性能計算領域,其通過模分復用技術實現了少模光纖與多芯光纖的混合傳輸,單根連接器可同時承載16個空間模式與8個波長通道,使超級計算機的光互連帶寬突破拍比特級。針對物聯網邊緣設備的低功耗需求,連接器采用保偏光子晶體光纖與擴束傳能光纖的組合設計,在保持偏振態穩定性的同時,將光信號傳輸距離擴展至200米,誤碼率控制在10?12量級。制造工藝層面,高精度V型槽基片的加工精度已達±0.5μm,配合自動化組裝設備,可使光纖凸出量控制誤差小于0.2mm,確保多芯并行傳輸的通道均勻性。此外,連接器套管材料從傳統陶瓷向玻璃陶瓷轉型,線脹系數與光纖纖芯的匹配度提升60%,抗彎強度達500MPa,有效降低了溫度波動引起的附加損耗。隨著硅光集成技術的成熟,模場轉換MFD-FA連接器已實現3.2μm至9μm的模場直徑自適應耦合,支持從數據中心到5G前傳的多場景應用。這種技術迭代不僅解決了傳統光纖連接器在芯片內部應用的彎曲半徑限制,更為未來全光計算架構提供了可量產的物理層解決方案。浙江三維光子集成多芯MT-FA光耦合方案