河南三維光子芯片多芯MT-FA光連接標(biāo)準(zhǔn)

三維芯片互連技術(shù)對MT-FA組件的性能提出了更高要求，推動(dòng)其向高精度、高可靠性方向演進(jìn)。在制造工藝層面，MT-FA的端面研磨角度需精確控制在8°至42.5°之間，以確保全反射條件下的低插損特性，而TSV的直徑已從早期的10μm縮小至3μm，深寬比突破20:1，這對MT-FA與芯片的共形貼裝提出了納米級對準(zhǔn)精度需求。熱管理方面，3D堆疊導(dǎo)致的熱密度激增要求MT-FA組件具備更優(yōu)的散熱設(shè)計(jì)，例如通過微流體通道與導(dǎo)熱硅基板的集成，將局部熱點(diǎn)溫度控制在70℃以下，保障光信號(hào)傳輸?shù)姆€(wěn)定性。在應(yīng)用場景上，該技術(shù)組合已滲透至AI訓(xùn)練集群、超級計(jì)算機(jī)及5G/6G基站等領(lǐng)域，例如在支持Infiniband光網(wǎng)絡(luò)的交換機(jī)中，MT-FA與TSV互連的協(xié)同作用使端口間延遲降至納秒級，滿足高并發(fā)數(shù)據(jù)流的實(shí)時(shí)處理需求。隨著異質(zhì)集成標(biāo)準(zhǔn)的完善，多芯MT-FA與三維芯片互連技術(shù)將進(jìn)一步推動(dòng)光模塊向1.6T甚至3.2T速率演進(jìn)，成為下一代智能計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施的重要支撐。三維光子互連芯片具備良好的垂直互連能力，有效縮短了信號(hào)傳輸路徑，降低了傳輸延遲。河南三維光子芯片多芯MT-FA光連接標(biāo)準(zhǔn)

三維光子集成多芯MT-FA光耦合方案是應(yīng)對下一代數(shù)據(jù)中心與AI算力網(wǎng)絡(luò)帶寬瓶頸的重要技術(shù)突破。隨著800G/1.6T光模塊的規(guī)模化部署，傳統(tǒng)二維平面光互聯(lián)面臨空間利用率低、耦合損耗大、密度擴(kuò)展受限等挑戰(zhàn)。三維集成技術(shù)通過垂直堆疊光子層與電子層，結(jié)合多芯光纖陣列（MT-FA）的并行傳輸特性，實(shí)現(xiàn)了光信號(hào)在三維空間的高效耦合。具體而言，MT-FA組件采用42.5°端面全反射設(shè)計(jì)，配合低損耗MT插芯與高精度V槽基板，將多芯光纖的間距壓縮至127μm甚至更小，使得單個(gè)組件可支持12芯、24芯乃至更高密度的并行光傳輸。在三維架構(gòu)中，這些多芯MT-FA通過硅通孔（TSV）或銅柱凸點(diǎn)技術(shù)，與CMOS電子芯片進(jìn)行垂直互連，形成光子-電子混合集成系統(tǒng)。西安三維光子互連系統(tǒng)多芯MT-FA光模塊三維光子互連芯片的光信號(hào)傳輸具有低損耗特性，確保了數(shù)據(jù)在傳輸過程中的高保真度。

三維芯片傳輸技術(shù)對多芯MT-FA的工藝精度提出了嚴(yán)苛要求，推動(dòng)著光組件制造向亞微米級控制演進(jìn)。在三維堆疊場景中，多芯MT-FA的V槽加工精度需達(dá)到±0.5μm，光纖端面角度偏差需控制在±0.5°以內(nèi)，以確保與TSV垂直通道的精確對準(zhǔn)。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，制造流程中引入了雙光束干涉測量與原子力顯微鏡（AFM）檢測技術(shù)，可實(shí)時(shí)修正研磨過程中的角度偏差。同時(shí)，針對三維堆疊產(chǎn)生的熱應(yīng)力問題，多芯MT-FA采用低熱膨脹系數(shù)（CTE）的玻璃基板與柔性粘接劑，使組件在-25℃至+70℃溫變范圍內(nèi)的通道偏移量小于0.1μm。在光信號(hào)耦合方面，三維傳輸架構(gòu)要求多芯MT-FA具備動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)能力，通過集成微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）傾斜鏡，可實(shí)時(shí)調(diào)整各通道的光軸對齊度。這種設(shè)計(jì)在相干光通信測試中表現(xiàn)出色，當(dāng)應(yīng)用于1.6T光模塊時(shí)，多芯MT-FA的通道均勻性（ChannelUniformity）優(yōu)于0.2dB，滿足AI集群對大規(guī)模并行傳輸?shù)姆€(wěn)定性需求。隨著三維集成技術(shù)的成熟，多芯MT-FA正從數(shù)據(jù)中心擴(kuò)展至自動(dòng)駕駛激光雷達(dá)、量子計(jì)算光互連等新興領(lǐng)域，成為突破摩爾定律限制的關(guān)鍵光子學(xué)解決方案。

三維光子芯片多芯MT-FA架構(gòu)的技術(shù)突破，本質(zhì)上解決了高算力場景下存儲(chǔ)墻與通信墻的雙重約束。在AI大模型訓(xùn)練中，參數(shù)服務(wù)器與計(jì)算節(jié)點(diǎn)間的數(shù)據(jù)吞吐量需求已突破TB/s量級，傳統(tǒng)電互連因RC延遲與功耗問題成為性能瓶頸。而該架構(gòu)通過光子-電子混合鍵合技術(shù)，將80個(gè)微盤調(diào)制器與鍺硅探測器直接集成于CMOS電子芯片上方，形成0.3mm2的光子互連層。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，其80通道并行傳輸總帶寬達(dá)800Gb/s，單比特能耗只50fJ，較銅纜互連降低87%。更關(guān)鍵的是，三維堆疊結(jié)構(gòu)通過硅通孔（TSV）實(shí)現(xiàn)熱管理與電氣互連的垂直集成，使光模塊工作溫度穩(wěn)定在-25℃至+70℃范圍內(nèi)，滿足7×24小時(shí)高負(fù)荷運(yùn)行需求。此外，該架構(gòu)兼容現(xiàn)有28nmCMOS制造工藝，通過銅錫熱壓鍵合形成15μm間距的2304個(gè)互連點(diǎn)，既保持了114.9MPa的剪切強(qiáng)度，又通過被動(dòng)-主動(dòng)混合對準(zhǔn)技術(shù)將層間錯(cuò)位容忍度提升至±0.5μm，為大規(guī)模量產(chǎn)提供了工藝可行性。這種從材料到系統(tǒng)的全鏈條創(chuàng)新，正推動(dòng)光互連技術(shù)從輔助連接向重要算力載體演進(jìn)。三維光子互連芯片的氧化鋁陶瓷基板，提升高功率場景的熱導(dǎo)率。

多芯MT-FA光組件在三維芯片集成中扮演著連接光信號(hào)與電信號(hào)的重要橋梁角色。三維芯片通過硅通孔（TSV）技術(shù)實(shí)現(xiàn)邏輯、存儲(chǔ)、傳感器等異質(zhì)芯片的垂直堆疊，其層間互聯(lián)密度較傳統(tǒng)二維封裝提升數(shù)倍，但隨之而來的信號(hào)傳輸瓶頸成為制約系統(tǒng)性能的關(guān)鍵因素。多芯MT-FA組件憑借其高密度光纖陣列與精密研磨工藝，成為解決這一問題的關(guān)鍵技術(shù)。其通過陣列排布技術(shù)將多路光信號(hào)并行耦合至TSV層，單組件可集成8至24芯光纖，配合42.5°全反射端面設(shè)計(jì)，使光信號(hào)在垂直堆疊結(jié)構(gòu)中實(shí)現(xiàn)90°轉(zhuǎn)向傳輸，直接對接堆疊層中的光電轉(zhuǎn)換模塊。例如，在HBM存儲(chǔ)器與GPU的3D集成方案中，MT-FA組件可同時(shí)承載12路高速光信號(hào)，將傳統(tǒng)引線鍵合的信號(hào)傳輸距離從毫米級縮短至微米級，使數(shù)據(jù)吞吐量提升3倍以上，同時(shí)降低50%的功耗。這種集成方式不僅突破了二維封裝的物理限制，更通過光信號(hào)的低損耗特性解決了三維堆疊中的信號(hào)衰減問題，為高帶寬內(nèi)存（HBM）與邏輯芯片的近存計(jì)算架構(gòu)提供了可靠的光互連解決方案。研發(fā)團(tuán)隊(duì)持續(xù)優(yōu)化三維光子互連芯片結(jié)構(gòu)，降低信號(hào)損耗以適配更復(fù)雜場景。西安三維光子互連系統(tǒng)多芯MT-FA光模塊

三維光子互連芯片的拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)，提升復(fù)雜結(jié)構(gòu)的光傳輸效率。河南三維光子芯片多芯MT-FA光連接標(biāo)準(zhǔn)

三維光子芯片多芯MT-FA光互連架構(gòu)作為光通信領(lǐng)域的前沿技術(shù)，正通過空間維度拓展與光學(xué)精密耦合的雙重創(chuàng)新，重塑數(shù)據(jù)中心與AI算力集群的互連范式。傳統(tǒng)二維光子芯片受限于平面波導(dǎo)布局，在多通道并行傳輸時(shí)面臨信號(hào)串?dāng)_與集成密度瓶頸，而三維架構(gòu)通過層間垂直互連技術(shù)，將光信號(hào)傳輸路徑從單一平面延伸至立體空間。以多芯MT-FA（Multi-FiberTerminationFiberArray）為重要的光互連模塊，采用42.5°端面全反射研磨工藝與低損耗MT插芯，實(shí)現(xiàn)了8芯至24芯光纖的高密度并行集成。例如，在400G/800G光模塊中，該架構(gòu)通過垂直堆疊的V型槽（V-Groove）基板固定光纖陣列，配合紫外膠固化工藝確保亞微米級對準(zhǔn)精度，使單通道插入損耗降至0.35dB以下，回波損耗超過60dB。這種設(shè)計(jì)不僅將光互連密度提升至傳統(tǒng)方案的3倍，更通過層間波導(dǎo)耦合技術(shù)，在10mm2芯片面積內(nèi)實(shí)現(xiàn)了80通道并行傳輸，單位面積數(shù)據(jù)密度達(dá)5.3Tb/s/mm2，為AI訓(xùn)練集群中數(shù)萬張GPU卡的高速互連提供了物理層支撐。河南三維光子芯片多芯MT-FA光連接標(biāo)準(zhǔn)