三維光子芯片的集成化發展對光耦合器提出了前所未有的技術要求,多芯MT-FA光耦合器作為重要組件,正通過其獨特的結構優勢推動光子-電子混合系統的性能突破。傳統二維光子芯片受限于平面波導布局,通道密度和傳輸效率難以滿足AI算力對T比特級數據吞吐的需求。而多芯MT-FA通過將多根單模光纖以42.5°全反射角精密排列于MT插芯中,實現了12通道甚至更高密度的并行光傳輸。其關鍵技術在于采用低損耗V型槽陣列與紫外固化膠工藝,確保各通道插損差異小于0.2dB,同時通過微米級端面拋光技術將回波損耗控制在-55dB以下。這種設計使光耦合器在800G/1.6T光模塊中可支持每通道66.7Gb/s的傳輸速率,且在-40℃至+85℃工業溫域內保持穩定性。實驗數據顯示,采用多芯MT-FA的三維光子芯片在2304個互連點上實現了5.3Tb/s/mm2的帶寬密度,較傳統電子互連提升10倍以上,為AI訓練集群的芯片間光互連提供了關鍵技術支撐。三維光子互連芯片支持動態帶寬調整,靈活適配不同應用場景的需求變化。3D光波導報價

多芯MT-FA光組件作為三維光子集成工藝的重要單元,其技術突破直接推動了高速光通信系統向更高密度、更低損耗的方向演進。該組件通過精密的V形槽基片陣列排布技術,將多根單模或多模光纖以微米級精度固定于硅基或玻璃基底,形成高密度光纖終端陣列。其重要工藝包括42.5°端面研磨與低損耗MT插芯耦合,前者通過全反射原理實現光信號的90°轉向傳輸,后者利用較低損耗材料將插入損耗控制在0.1dB以下。在三維集成場景中,多芯MT-FA與硅光芯片、CPO共封裝光學模塊深度融合,通過垂直堆疊技術將光引擎與電芯片的間距壓縮至百微米級,明顯縮短光互連路徑。例如,在1.6T光模塊中,12通道MT-FA陣列可同時承載800Gbps×12的并行信號傳輸,配合三維層間耦合器實現波導層與光纖層的無縫對接,使系統功耗較傳統方案降低30%以上。這種集成方式不僅解決了高速信號傳輸中的串擾問題,更通過三維空間復用將單模塊端口密度提升至傳統方案的4倍,為AI算力集群提供了關鍵的基礎設施支持。南京玻璃基三維光子互連芯片汽車智能駕駛系統中,三維光子互連芯片助力多傳感器數據快速融合處理。

該架構的突破性在于通過三維混合鍵合技術,將光子芯片與CMOS電子芯片的連接密度提升至每平方毫米2304個鍵合點,采用15μm間距的銅柱凸點陣列實現電-光-電信號的無縫轉換。在光子層,基于硅基微環諧振器的調制器通過垂直p-n結設計,使每伏特電壓產生75pm的諧振頻移,配合低電容(17fF)的鍺光電二極管,實現光信號到電信號的高效轉換;在電子層,級聯配置的高速晶體管與反相器跨阻放大器(TIA)協同工作,消除光電二極管電流的直流偏移,同時通過主動電感電路補償頻率限制。這種立體分層結構使系統在8Gb/s速率下保持誤碼率低于6×10??,且片上錯誤計數器顯示無錯誤傳輸。實際應用中,該架構已驗證在1.6T光模塊中支持200GPAM4信號傳輸,通過硅光封裝技術將組件尺寸縮小40%,功耗降低30%,滿足AI算力集群對高帶寬、低延遲的嚴苛需求。其多芯并行傳輸能力更使面板IO密度提升3倍以上,為下一代數據中心的光互連提供了可擴展的解決方案。
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。金融交易系統升級,三維光子互連芯片助力高頻交易數據的低延遲傳輸。

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。三維光子互連芯片通過垂直堆疊設計,實現了前所未有的集成度,極大提升了芯片的整體性能。光傳感三維光子互連芯片廠商
三維光子互連芯片不僅提升了數據傳輸速度,還降低了信號傳輸過程中的誤碼率。3D光波導報價
從技術實現路徑看,三維光子集成多芯MT-FA方案的重要創新在于光子-電子協同設計與制造工藝的突破。光子層采用硅基光電子平臺,集成基于微環諧振器的調制器、鍺光電二極管等器件,實現電-光轉換效率的優化;電子層則通過5nm以下先進CMOS工藝,構建低電壓驅動電路,如發射器驅動電路采用1V電源電壓與級聯高速晶體管設計,防止擊穿的同時降低開關延遲。多芯MT-FA的制造涉及高精度光纖陣列組裝技術,包括V槽紫外膠粘接、端面拋光與角度控制等環節,其中V槽pitch公差需控制在±0.5μm以內,以確保多芯光纖的同步耦合。在實際部署中,該方案可適配QSFP-DD、OSFP等高速光模塊形態,支持從400G到1.6T的傳輸速率升級。3D光波導報價