南寧三維光子芯片多芯MT-FA光互連架構(gòu)

多芯MT-FA光組件作為三維光子芯片實(shí)現(xiàn)高密度光互連的重要器件，其技術(shù)特性與三維集成架構(gòu)形成深度協(xié)同。在三維光子芯片中，光信號需通過層間波導(dǎo)或垂直耦合結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)跨層傳輸，而傳統(tǒng)二維平面光組件難以滿足空間維度上的緊湊連接需求。多芯MT-FA通過精密加工的MT插芯陣列，將多根光纖以微米級間距排列，形成高密度光通道接口。其重要技術(shù)優(yōu)勢體現(xiàn)在兩方面：一是通過多芯并行傳輸提升帶寬密度，例如支持12芯或24芯光纖同時(shí)耦合，單組件即可實(shí)現(xiàn)Tbps級數(shù)據(jù)吞吐；二是通過定制化端面角度（如8°至42.5°）設(shè)計(jì)，優(yōu)化光路全反射條件，使插入損耗降低至0.35dB以下，回波損耗提升至60dB以上，明顯改善信號完整性。在三維堆疊場景中，MT-FA的緊湊結(jié)構(gòu)（體積較傳統(tǒng)組件縮小60%）可嵌入光子層與電子層之間，通過垂直耦合實(shí)現(xiàn)光信號跨層傳輸，同時(shí)其耐高溫特性（-25℃至+70℃工作范圍）適配三維芯片封裝工藝的嚴(yán)苛環(huán)境要求。三維光子互連芯片的光子傳輸不受傳統(tǒng)金屬互連的帶寬限制，為數(shù)據(jù)傳輸速度的提升打開了新的空間。南寧三維光子芯片多芯MT-FA光互連架構(gòu)

三維光子集成工藝對多芯MT-FA的制造精度提出了嚴(yán)苛要求，其重要挑戰(zhàn)在于多物理場耦合下的工藝穩(wěn)定性控制。在光纖陣列制備環(huán)節(jié)，需采用DISCO高精度切割機(jī)實(shí)現(xiàn)V槽邊緣粗糙度小于50nm，配合精工Core-pitch檢測儀將通道間距誤差控制在±0.3μm以內(nèi)。端面研磨工藝則需通過多段式拋光技術(shù)，使42.5°反射鏡面的曲率半徑偏差不超過0.5%，同時(shí)保持光纖凸出量一致性在±0.1μm范圍內(nèi)。在三維集成階段，層間對準(zhǔn)精度需達(dá)到亞微米級，這依賴于飛秒激光直寫技術(shù)對耦合界面的精確修飾。通過優(yōu)化光柵耦合器的周期參數(shù)，可使層間傳輸損耗降低至0.05dB/界面，配合低溫共燒陶瓷中介層實(shí)現(xiàn)熱膨脹系數(shù)匹配，確保在-40℃至85℃工作溫度范圍內(nèi)耦合效率波動小于5%。實(shí)際測試數(shù)據(jù)顯示，采用該工藝的12通道MT-FA組件在800Gbps速率下，連續(xù)工作72小時(shí)的誤碼率始終維持在10^-15量級，充分驗(yàn)證了三維集成工藝在高速光通信場景中的可靠性。這種技術(shù)演進(jìn)不僅推動了光模塊向1.6T及以上速率邁進(jìn)，更為6G光子網(wǎng)絡(luò)、量子通信等前沿領(lǐng)域提供了可擴(kuò)展的集成平臺。紹興三維光子芯片與多芯MT-FA光接口三維光子互連芯片的等離子體激元效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)納米尺度光場約束。

三維光子芯片的研發(fā)正推動光互連技術(shù)向更高集成度與更低能耗方向突破。傳統(tǒng)光通信系統(tǒng)依賴鏡片、晶體等分立器件實(shí)現(xiàn)光路調(diào)控，而三維光子芯片通過飛秒激光加工技術(shù)在微納米尺度構(gòu)建復(fù)雜波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，將光信號產(chǎn)生、復(fù)用與交換功能集成于單一芯片。例如，基于軌道角動量（OAM）模式的三維光子芯片，可在芯片內(nèi)部實(shí)現(xiàn)多路信號的空分復(fù)用（SDM），通過溝槽波導(dǎo)設(shè)計(jì)完成OAM模式的產(chǎn)生、解復(fù)用及交換。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，該芯片輸出的OAM模式相位純度超過92%，且偏振態(tài)穩(wěn)定性優(yōu)異，雙折射效應(yīng)極低。這種設(shè)計(jì)不僅突破了傳統(tǒng)復(fù)用方式（如波長、偏振）的容量限制，更通過片上集成大幅降低了系統(tǒng)復(fù)雜度與功耗。在芯片間光互連場景中，三維光子芯片與單模光纖耦合后，可實(shí)現(xiàn)兩路OAM模式復(fù)用傳輸，串?dāng)_低于-14.1dB，光信噪比（OSNR）代價(jià)在誤碼率3.8×10?3時(shí)分別小于1.3dB和3.5dB，驗(yàn)證了其作為下一代光互連重要器件的潛力。

從技術(shù)實(shí)現(xiàn)層面看，三維光子芯片與多芯MT-FA的協(xié)同設(shè)計(jì)突破了傳統(tǒng)二維平面的限制。三維光子芯片通過硅基光電子學(xué)技術(shù)，在芯片內(nèi)部構(gòu)建多層光波導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)，結(jié)合微環(huán)諧振器、馬赫-曾德爾干涉儀等結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)光信號的調(diào)制、濾波與路由。而多芯MT-FA組件則通過高精度V槽基板與定制化端面角度，將外部光纖陣列與芯片光波導(dǎo)精確對準(zhǔn)，形成芯片-光纖-芯片的無縫連接。這種方案不僅降低了系統(tǒng)布線復(fù)雜度，更通過減少電光轉(zhuǎn)換次數(shù)明顯降低了功耗。以1.6T光模塊為例，采用三維光子芯片與多芯MT-FA的組合設(shè)計(jì)，可使單模塊功耗較傳統(tǒng)方案降低30%以上，同時(shí)支持CXP、CDFP等多種高速接口標(biāo)準(zhǔn)，適配以太網(wǎng)、Infiniband等多元網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。隨著硅光集成技術(shù)的成熟，該方案在模場轉(zhuǎn)換、保偏傳輸?shù)葓鼍跋碌膽?yīng)用潛力進(jìn)一步釋放，為下一代數(shù)據(jù)中心、超級計(jì)算機(jī)及6G通信網(wǎng)絡(luò)提供了高性能、低成本的解決方案。邊緣計(jì)算設(shè)備升級，三維光子互連芯片推動終端數(shù)據(jù)處理能力大幅提升。

三維光子芯片的規(guī)?；尚枨笳苿庸饨涌诩夹g(shù)向高密度、低損耗方向突破，多芯MT-FA光接口作為關(guān)鍵連接部件，通過多通道并行傳輸與精密耦合工藝，成為實(shí)現(xiàn)芯片間光速互連的重要載體。該組件采用MT插芯結(jié)構(gòu)，單個(gè)體積可集成8至128個(gè)光纖通道，通道間距壓縮至0.25mm級別，配合42.5°全反射端面設(shè)計(jì)，使接收端與光電探測器陣列（PDArray）的耦合效率提升至98%以上。在三維集成場景中，其多層堆疊能力可支持垂直方向的光路擴(kuò)展，例如通過8層堆疊實(shí)現(xiàn)1024通道的并行傳輸，單通道插損控制在0.35dB以內(nèi)，回波損耗超過60dB，滿足800G/1.6T光模塊對信號完整性的嚴(yán)苛要求。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，采用該接口的芯片間光鏈路在10cm傳輸距離下，誤碼率可低至10^-12，較傳統(tǒng)銅線互連的能耗降低72%，為AI算力集群的T比特級數(shù)據(jù)交換提供了物理層支撐。三維光子互連芯片通過三維堆疊技術(shù)，實(shí)現(xiàn)芯片功能的立體式擴(kuò)展與升級。南寧三維光子芯片多芯MT-FA光互連架構(gòu)

三維光子互連芯片的多層光子互連網(wǎng)絡(luò)，為實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的系統(tǒng)架構(gòu)提供了可能。南寧三維光子芯片多芯MT-FA光互連架構(gòu)

多芯MT-FA光傳輸技術(shù)作為三維光子芯片的重要接口，其性能突破直接決定了光通信系統(tǒng)的能效與可靠性。多芯MT-FA通過將多根光纖精確排列在V形槽基片上，結(jié)合42.5°端面全反射設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了單芯片80通道的光信號并行收發(fā)能力。這種設(shè)計(jì)不僅將傳統(tǒng)二維光模塊的通道密度提升了10倍以上，更通過垂直耦合架構(gòu)大幅縮短了光路傳輸距離，使發(fā)射器單元的能耗降至50fJ/bit，接收器單元的能耗降至70fJ/bit，較早期系統(tǒng)降低超過60%。在技術(shù)實(shí)現(xiàn)層面，多芯MT-FA的制造涉及亞微米級精度控制：V形槽的pitch公差需控制在±0.5μm以內(nèi)，光纖凸出量需精確至0.2mm，同時(shí)需通過銅柱凸點(diǎn)鍵合工藝實(shí)現(xiàn)光子芯片與電子芯片的2304點(diǎn)陣列高密度互連。南寧三維光子芯片多芯MT-FA光互連架構(gòu)