呼和浩特三維光子互連多芯MT-FA光纖適配器

光子集成電路（Photonic Integrated Circuits, PICs）是將多個(gè)光子元件集成在一個(gè)芯片上的技術(shù)。三維設(shè)計(jì)在此領(lǐng)域的應(yīng)用，使得研究人員能夠在單個(gè)芯片上構(gòu)建多層光路網(wǎng)絡(luò)，明顯提升了集成密度和功能復(fù)雜性。例如，采用三維集成技術(shù)制造的硅基光子芯片，可以在極小的面積內(nèi)集成數(shù)百個(gè)光子元件，極大地提高了數(shù)據(jù)處理能力。在光纖通訊系統(tǒng)中，三維設(shè)計(jì)可以幫助優(yōu)化信號(hào)轉(zhuǎn)換節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)。通過使用三維封裝技術(shù)，可以將激光器、探測(cè)器以及其他無源元件緊密集成在一起，減少信號(hào)延遲并提高系統(tǒng)的整體效率。三維光子互連芯片可以根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景的需求進(jìn)行靈活部署。呼和浩特三維光子互連多芯MT-FA光纖適配器

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?；诙嘈綧T-FA的三維光子互連標(biāo)準(zhǔn)在數(shù)據(jù)中心運(yùn)維方面，三維光子互連芯片能夠簡(jiǎn)化管理流程，降低運(yùn)維成本。

高密度多芯MT-FA光組件的三維集成方案，是應(yīng)對(duì)AI算力爆發(fā)式增長(zhǎng)背景下光通信系統(tǒng)升級(jí)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(shí)現(xiàn)了光信號(hào)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(dǎo)層的MT-FA陣列通過倏逝波耦合、光柵耦合或3D波導(dǎo)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(gè)光通道壓縮至傳統(tǒng)方案1/3的體積內(nèi)，同時(shí)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(xùn)練集群對(duì)低時(shí)延、高可靠性的嚴(yán)苛要求。

高密度多芯MT-FA光組件的三維集成芯片技術(shù)，是光通信領(lǐng)域突破傳統(tǒng)物理限制的關(guān)鍵路徑。該技術(shù)通過將多芯光纖陣列（MT-FA）與三維集成工藝深度融合，在垂直方向上堆疊光路層、信號(hào)處理層及控制電路層，實(shí)現(xiàn)了光信號(hào)傳輸與電學(xué)功能的立體協(xié)同。以400G/800G光模塊為例，MT-FA組件通過42.5°精密研磨工藝形成端面全反射結(jié)構(gòu)，配合低損耗MT插芯與亞微米級(jí)V槽定位技術(shù)，使多芯光纖的通道間距公差控制在±0.5μm以內(nèi)，從而在單芯片內(nèi)集成12至24路并行光通道。這種設(shè)計(jì)不僅將傳統(tǒng)二維布局的布線密度提升3倍以上，更通過三維堆疊縮短了層間互連距離，使信號(hào)傳輸延遲降低40%，功耗減少25%。在AI算力集群中，該技術(shù)可支持單模塊800Gbps的傳輸速率，滿足大模型訓(xùn)練時(shí)每秒PB級(jí)數(shù)據(jù)交互的需求，同時(shí)其緊湊結(jié)構(gòu)使光模塊體積縮小60%，為數(shù)據(jù)中心高密度部署提供了物理基礎(chǔ)。三維光子互連芯片在通信距離上取得了突破，能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)距離的高速數(shù)據(jù)傳輸，打破了傳統(tǒng)限制。

采用45°全反射端面的MT-FA組件，可通過精密研磨工藝將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。Lightmatter的M1000芯片，通過256根光纖接口突破傳統(tǒng)CPO限制。云南高性能多芯MT-FA光組件三維集成

三維光子互連芯片通過先進(jìn)封裝技術(shù)，實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)有電子設(shè)備的無縫對(duì)接。呼和浩特三維光子互連多芯MT-FA光纖適配器

三維光子互連標(biāo)準(zhǔn)對(duì)多芯MT-FA的性能指標(biāo)提出了嚴(yán)苛要求，涵蓋從材料選擇到制造工藝的全鏈條規(guī)范。在光波導(dǎo)設(shè)計(jì)層面，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定采用漸變折射率超材料結(jié)構(gòu)支持高階模式復(fù)用，例如16通道硅基模分復(fù)用芯片通過漸變波導(dǎo)實(shí)現(xiàn)信道間串?dāng)_低于-10.3dB，單波長(zhǎng)單偏振傳輸速率達(dá)2.162Tbit/s。針對(duì)多芯MT-FA的封裝工藝，標(biāo)準(zhǔn)明確要求使用UV膠定位與353ND環(huán)氧膠復(fù)合的混合粘接技術(shù)，在V槽平臺(tái)區(qū)涂抹保護(hù)膠后進(jìn)行端面拋光，確保多芯光纖的Pitch公差控制在±0.5μm以內(nèi)。在信號(hào)傳輸特性方面，標(biāo)準(zhǔn)定義了光混沌保密通信的集成規(guī)范，通過混沌激光器生成非周期性光信號(hào)，結(jié)合LDPC信道編碼實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)加密，使攻擊者解開復(fù)雜度提升10^15量級(jí)。此外，標(biāo)準(zhǔn)還規(guī)定了三維光子芯片的測(cè)試方法，包括光學(xué)頻譜分析、矢量網(wǎng)絡(luò)分析及誤碼率測(cè)試等多維度驗(yàn)證流程，確保芯片在4m單模光纖傳輸中誤碼率低于4×10^-10。這些技術(shù)規(guī)范的實(shí)施，為AI訓(xùn)練集群、超級(jí)計(jì)算機(jī)等高密度計(jì)算場(chǎng)景提供了可量產(chǎn)的解決方案，推動(dòng)光通信技術(shù)向T比特級(jí)帶寬密度邁進(jìn)。呼和浩特三維光子互連多芯MT-FA光纖適配器