三維光子集成多芯MT-FA光接口方案是應(yīng)對(duì)AI算力爆發(fā)式增長(zhǎng)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(guò)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(shí)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(shí)集成高密度光波導(dǎo)與大規(guī)模電子電路，而三維集成通過(guò)TSV（硅通孔）與銅柱凸點(diǎn)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(jī)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(diǎn)陣列，通過(guò)2304個(gè)鍵合點(diǎn)實(shí)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(gè)波導(dǎo)總線，每個(gè)總線支持4個(gè)波長(zhǎng)通道，實(shí)現(xiàn)了單芯片1.6Tbps的傳輸容量。這種設(shè)計(jì)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。Lightmatter的M1000芯片，通過(guò)可重構(gòu)波導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化全域光路由。廣州3D光芯片

三維光子互連系統(tǒng)的架構(gòu)創(chuàng)新進(jìn)一步放大了多芯MT-FA的技術(shù)效能。通過(guò)將光子器件層（含激光器、調(diào)制器、探測(cè)器）與電子芯片層進(jìn)行3D異質(zhì)集成，系統(tǒng)可構(gòu)建垂直耦合的光波導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)光信號(hào)在三維空間內(nèi)的精確路由。這種結(jié)構(gòu)使光路徑長(zhǎng)度縮短60%以上，傳輸延遲降至皮秒級(jí)，同時(shí)通過(guò)波分復(fù)用（WDM）與偏振復(fù)用技術(shù)的協(xié)同，單根多芯光纖的傳輸容量可擴(kuò)展至1.6Tbps。在制造工藝層面，原子層沉積（ALD）技術(shù)被用于制備共形薄層介質(zhì)膜，確保深寬比20:1的微型TSV（硅通孔）實(shí)現(xiàn)無(wú)缺陷銅填充，從而將垂直互連密度提升至每平方毫米10^4個(gè)通道。實(shí)際應(yīng)用中，該系統(tǒng)已驗(yàn)證在800G光模塊中支持20公里單模光纖傳輸，誤碼率低于10^-12，且在-40℃至85℃寬溫范圍內(nèi)保持性能穩(wěn)定。更值得關(guān)注的是，其模塊化設(shè)計(jì)支持光路動(dòng)態(tài)重構(gòu)，通過(guò)軟件定義光網(wǎng)絡(luò)（SDN）技術(shù)可實(shí)時(shí)調(diào)整波長(zhǎng)分配與通道配置，為AI訓(xùn)練集群、超級(jí)計(jì)算機(jī)等高并發(fā)場(chǎng)景提供靈活的帶寬資源調(diào)度能力。這種技術(shù)演進(jìn)方向正推動(dòng)光通信從連接通道向智能傳輸平臺(tái)轉(zhuǎn)型，為6G通信、量子計(jì)算等未來(lái)技術(shù)奠定物理層基礎(chǔ)。廣州3D光芯片為了支持更高速的數(shù)據(jù)通信協(xié)議，三維光子互連芯片需要集成先進(jìn)的光子器件和調(diào)制技術(shù)。

多芯MT-FA光組件憑借其高密度、低損耗的并行傳輸特性，正在三維系統(tǒng)中扮演著連接物理空間與數(shù)字空間的關(guān)鍵角色。在三維地理信息系統(tǒng)（3DGIS）領(lǐng)域，該組件通過(guò)多芯光纖陣列實(shí)現(xiàn)高精度空間數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集與傳輸。例如，在構(gòu)建城市三維模型時(shí)，傳統(tǒng)單芯光纖只能傳輸點(diǎn)云數(shù)據(jù)，而多芯MT-FA可通過(guò)12芯或24芯并行通道同時(shí)傳輸激光雷達(dá)的反射強(qiáng)度、距離、角度等多維度信息，結(jié)合內(nèi)置的溫度補(bǔ)償光纖消除環(huán)境干擾，使三維建模的誤差率從單芯方案的5%降至0.3%以下。其42.5°研磨端面設(shè)計(jì)更支持全反射傳輸，在無(wú)人機(jī)航拍測(cè)繪場(chǎng)景中，可確保800米高空采集的數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中損耗低于0.2dB，滿足1:500比例尺三維地圖的精度要求。此外，該組件的小型化特性（體積較傳統(tǒng)方案縮小60%）使其能直接集成于三維掃描儀內(nèi)部，替代原本需要單獨(dú)線纜連接的方案，明顯提升野外作業(yè)的便攜性。

采用45°全反射端面的MT-FA組件，可通過(guò)精密研磨工藝將8芯至24芯光纖陣列集成于微型插芯中，配合三維布局的垂直互連通道，使光信號(hào)在模塊內(nèi)部實(shí)現(xiàn)無(wú)阻塞傳輸。這種技術(shù)路徑不僅滿足了AI算力集群對(duì)800G/1.6T光模塊的帶寬需求，更通過(guò)減少光纖數(shù)量降低了系統(tǒng)復(fù)雜度。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，三維光子互連架構(gòu)下的MT-FA模塊，其插入損耗可控制在0.35dB以下，回波損耗超過(guò)60dB，明顯優(yōu)于傳統(tǒng)二維方案。此外，三維結(jié)構(gòu)對(duì)電磁環(huán)境的優(yōu)化，使得模塊在高頻信號(hào)傳輸中的誤碼率降低，為數(shù)據(jù)中心大規(guī)模并行計(jì)算提供了可靠保障。在三維光子互連芯片中，光路的設(shè)計(jì)和優(yōu)化對(duì)于實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)通信至關(guān)重要。

三維光子芯片多芯MT-FA光互連標(biāo)準(zhǔn)的制定，是光通信領(lǐng)域向超高速、高密度方向演進(jìn)的關(guān)鍵技術(shù)支撐。隨著AI算力需求呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，數(shù)據(jù)中心對(duì)光模塊的傳輸速率、集成密度和能效比提出嚴(yán)苛要求。傳統(tǒng)二維光互連方案受限于平面布局，難以滿足多通道并行傳輸?shù)纳崤c信號(hào)完整性需求。三維光子芯片通過(guò)垂直堆疊電子芯片與光子層，結(jié)合微米級(jí)銅錫鍵合技術(shù)，在0.3mm2面積內(nèi)集成2304個(gè)互連點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)800Gb/s的并行傳輸能力，單位面積數(shù)據(jù)密度達(dá)5.3Tb/s/mm2。其中，多芯MT-FA組件作為重要耦合器件，采用低損耗MT插芯與精密研磨工藝，確保400G/800G/1.6T光模塊中多路光信號(hào)的并行傳輸穩(wěn)定性。其端面全反射設(shè)計(jì)與通道均勻性控制技術(shù)，使插入損耗低于0.5dB，誤碼率優(yōu)于10?12，滿足AI訓(xùn)練場(chǎng)景下7×24小時(shí)高負(fù)載運(yùn)行的可靠性要求。此外，三維架構(gòu)通過(guò)立體光子立交橋設(shè)計(jì)，將傳統(tǒng)單車道電子互連升級(jí)為多車道光互連，使芯片間通信能耗降低至50fJ/bit，較銅纜方案提升3個(gè)數(shù)量級(jí)，為T比特級(jí)算力集群提供了可量產(chǎn)的物理層解決方案。三維光子互連芯片突破傳統(tǒng)二維限制，實(shí)現(xiàn)立體光信號(hào)傳輸，提升信息交互效率。上海三維光子互連芯片供應(yīng)公司

三維光子互連芯片的高效互聯(lián)能力，將為設(shè)備間的數(shù)據(jù)交換提供有力支持。廣州3D光芯片

三維集成對(duì)MT-FA組件的制造工藝提出了變革性要求。為實(shí)現(xiàn)多芯精確對(duì)準(zhǔn)，需采用飛秒激光直寫技術(shù)構(gòu)建三維光波導(dǎo)耦合器，通過(guò)超短脈沖激光在玻璃基底上刻蝕出曲率半徑小于10微米的微透鏡陣列，使不同層的光信號(hào)耦合損耗控制在0.1dB以下。在封裝環(huán)節(jié)，混合鍵合技術(shù)成為關(guān)鍵突破點(diǎn)——通過(guò)銅-銅熱壓鍵合與聚合物粘接的復(fù)合工藝，可在200℃低溫下實(shí)現(xiàn)多層芯片的無(wú)縫連接，鍵合強(qiáng)度達(dá)20MPa，較傳統(tǒng)銀漿粘接提升3倍。此外，三維集成的MT-FA組件需通過(guò)-40℃至125℃的1000次熱循環(huán)測(cè)試，以及85%濕度環(huán)境下的1000小時(shí)可靠性驗(yàn)證，確保其在數(shù)據(jù)中心7×24小時(shí)運(yùn)行中的零失效表現(xiàn)。這種技術(shù)演進(jìn)正推動(dòng)光模塊從功能集成向系統(tǒng)集成跨越，為AI大模型訓(xùn)練所需的EB級(jí)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)交互提供物理層支撐。廣州3D光芯片