遼寧多芯MT-FA光組件三維芯片傳輸技術(shù)

三維光子集成技術(shù)為多芯MT-FA光收發(fā)組件的性能突破提供了關(guān)鍵路徑。傳統(tǒng)二維平面集成受限于光子與電子元件的橫向排列密度，導(dǎo)致通道數(shù)量和能效難以兼顧。而三維集成通過(guò)垂直堆疊光子芯片與CMOS電子芯片，結(jié)合銅柱凸點(diǎn)高密度鍵合工藝，實(shí)現(xiàn)了80個(gè)光子通道在0.15mm2面積內(nèi)的密集集成。這種結(jié)構(gòu)使發(fā)射器單元的電光轉(zhuǎn)換能耗降至50fJ/bit，接收器單元的光電轉(zhuǎn)換能耗只70fJ/bit，較早期二維系統(tǒng)降低超80%。多芯MT-FA組件作為三維集成中的重要光學(xué)接口，其42.5°精密研磨端面與低損耗MT插芯的組合，確保了多路光信號(hào)在垂直方向上的高效耦合。通過(guò)將透鏡陣列直接貼合于FA端面，光信號(hào)可精確匯聚至光電探測(cè)器陣列，既簡(jiǎn)化了封裝流程，又將耦合損耗控制在0.2dB以下。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，采用三維集成的800G光模塊在持續(xù)運(yùn)行中，MT-FA組件的通道均勻性波動(dòng)小于0.1dB，滿足了AI算力集群對(duì)長(zhǎng)期穩(wěn)定傳輸?shù)膰?yán)苛要求。在高性能計(jì)算領(lǐng)域，三維光子互連芯片可以加速CPU、GPU等處理器之間的數(shù)據(jù)傳輸和協(xié)同工作。遼寧多芯MT-FA光組件三維芯片傳輸技術(shù)

從系統(tǒng)集成角度看，多芯MT-FA光組件的定制化能力進(jìn)一步強(qiáng)化了三維芯片架構(gòu)的靈活性。其支持端面角度、通道數(shù)量、保偏特性等參數(shù)的深度定制，可適配不同工藝節(jié)點(diǎn)的三維堆疊需求。例如，在邏輯堆疊邏輯（LOL）架構(gòu)中，上層芯片可能采用5nm工藝實(shí)現(xiàn)高性能計(jì)算，下層芯片采用28nm工藝優(yōu)化功耗，MT-FA組件可通過(guò)調(diào)整光纖陣列的pitch精度（誤差<0.5μm）和偏振消光比（≥25dB），確保異構(gòu)晶片間的光耦合效率超過(guò)95%。此外，其體積小、高密度的特性與三維芯片的緊湊設(shè)計(jì)高度契合，單個(gè)MT-FA組件可替代傳統(tǒng)多個(gè)單芯連接器，將封裝體積縮小40%以上，同時(shí)通過(guò)多芯并行傳輸降低布線復(fù)雜度，使系統(tǒng)級(jí)信號(hào)完整性（SI）提升20%。這種深度集成不僅簡(jiǎn)化了三維芯片的散熱設(shè)計(jì)，還通過(guò)光信號(hào)的隔離特性減少了層間電磁干擾（EMI），為高帶寬、低延遲的AI算力架構(gòu)提供了物理層保障。隨著三維芯片向單芯片集成萬(wàn)億晶體管的目標(biāo)演進(jìn)，MT-FA光組件的技術(shù)迭代將直接決定其能否突破內(nèi)存墻與互連墻的雙重限制，成為未來(lái)異構(gòu)集成系統(tǒng)的重要基礎(chǔ)設(shè)施。寧夏多芯MT-FA光組件在三維系統(tǒng)中的應(yīng)用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。

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(guò)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(guò)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(guò)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)。

某團(tuán)隊(duì)采用低溫共燒陶瓷（LTCC）作為中間層，通過(guò)彈性模量梯度設(shè)計(jì)緩解熱應(yīng)力，使80通道三維芯片在-40℃至85℃溫度范圍內(nèi)保持穩(wěn)定耦合。其三，低功耗光電轉(zhuǎn)換。針對(duì)接收端功耗過(guò)高的問(wèn)題，某方案采用垂直p-n結(jié)鍺光電二極管，通過(guò)優(yōu)化耗盡區(qū)與光學(xué)模式的重疊，將響應(yīng)度提升至1A/W，同時(shí)電容降低至17fF，使10Gb/s信號(hào)接收時(shí)的能耗降至70fJ/bit。這些技術(shù)突破使得三維多芯MT-FA方案在800G/1.6T光模塊中展現(xiàn)出明顯優(yōu)勢(shì)：相較于傳統(tǒng)可插拔光模塊，其功耗降低60%，空間占用減少50%，且支持CPO（光電共封裝）架構(gòu)下的光引擎與ASIC芯片直接互連，為AI訓(xùn)練集群的規(guī)?；渴鹛峁┝烁咝?、低成本的解決方案。三維光子互連芯片采用垂直波導(dǎo)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)層間低損耗光信號(hào)垂直傳輸。

多芯MT-FA光模塊在三維光子互連系統(tǒng)中的創(chuàng)新應(yīng)用，正推動(dòng)光通信向超高速、低功耗方向演進(jìn)。傳統(tǒng)光模塊受限于二維布局，其散熱與信號(hào)完整性在密集部署時(shí)面臨挑戰(zhàn)，而三維架構(gòu)通過(guò)分層設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了熱源分散與信號(hào)隔離。多芯MT-FA組件在此背景下，通過(guò)集成保偏光纖與高精度對(duì)準(zhǔn)技術(shù)，確保了多通道光信號(hào)的同步傳輸。例如，支持波長(zhǎng)復(fù)用的MT-FA模塊，可在同一光波導(dǎo)中傳輸不同波長(zhǎng)的光信號(hào)，每個(gè)波長(zhǎng)通道單獨(dú)承載數(shù)據(jù)流，使單模塊傳輸容量提升至1.6Tbps。這種并行化設(shè)計(jì)不僅提升了帶寬密度，更通過(guò)減少模塊間互聯(lián)需求降低了系統(tǒng)功耗。進(jìn)一步地，三維光子互連系統(tǒng)中的MT-FA模塊支持動(dòng)態(tài)重構(gòu)功能，可根據(jù)算力需求實(shí)時(shí)調(diào)整光路連接。例如，在AI訓(xùn)練場(chǎng)景中，模塊可通過(guò)軟件定義光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，動(dòng)態(tài)分配光通道至高負(fù)載計(jì)算節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)資源的高效利用。技術(shù)驗(yàn)證表明，采用三維布局的MT-FA光模塊，其單位面積傳輸容量較傳統(tǒng)方案提升3倍以上，而功耗降低。這種性能躍升，使得三維光子互連系統(tǒng)成為下一代數(shù)據(jù)中心、超級(jí)計(jì)算機(jī)及6G網(wǎng)絡(luò)的重要基礎(chǔ)設(shè)施，為全球算力基礎(chǔ)設(shè)施的質(zhì)變升級(jí)提供了關(guān)鍵技術(shù)支撐。三維光子互連芯片的定向自組裝技術(shù)，利用嵌段共聚物實(shí)現(xiàn)納米結(jié)構(gòu)。福建三維光子芯片多芯MT-FA光傳輸技術(shù)

三維光子互連芯片的硅通孔技術(shù)，實(shí)現(xiàn)垂直電連接與熱耗散雙重功能。遼寧多芯MT-FA光組件三維芯片傳輸技術(shù)

三維光子互連技術(shù)的突破性在于將光子器件的布局從二維平面擴(kuò)展至三維空間，而多芯MT-FA光組件正是這一變革的關(guān)鍵支撐。通過(guò)微米級(jí)銅錫鍵合技術(shù)，MT-FA組件可在15μm間距內(nèi)實(shí)現(xiàn)2304個(gè)互連點(diǎn)，剪切強(qiáng)度達(dá)114.9MPa，同時(shí)保持10fF的較低電容，確保了光子與電子信號(hào)的高效協(xié)同。在AI算力場(chǎng)景中，MT-FA的并行傳輸能力可明顯降低系統(tǒng)布線復(fù)雜度，例如在1.6T光模塊中，其多芯陣列設(shè)計(jì)使光路耦合效率提升3倍，誤碼率低至4×10?1?，滿足了大規(guī)模并行計(jì)算對(duì)信號(hào)完整性的嚴(yán)苛要求。此外，MT-FA的模塊化設(shè)計(jì)支持端面角度、通道數(shù)量等參數(shù)的靈活定制，可適配QSFP-DD、OSFP等多種光模塊標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)一步推動(dòng)了光互連技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化與規(guī)?；瘧?yīng)用。隨著波長(zhǎng)復(fù)用技術(shù)與光子集成電路的融合，MT-FA組件有望在下一代全光計(jì)算架構(gòu)中發(fā)揮更重要的作用，為T比特級(jí)芯片間互連提供可量產(chǎn)的解決方案。遼寧多芯MT-FA光組件三維芯片傳輸技術(shù)