新疆多芯MT-FA光組件三維芯片傳輸技術(shù)

多芯MT-FA光纖連接器的技術(shù)演進(jìn)正推動光互連向更復(fù)雜的系統(tǒng)級應(yīng)用延伸。在高性能計(jì)算領(lǐng)域，其通過模分復(fù)用技術(shù)實(shí)現(xiàn)了少模光纖與多芯光纖的混合傳輸，單根連接器可同時(shí)承載16個(gè)空間模式與8個(gè)波長通道，使超級計(jì)算機(jī)的光互連帶寬突破拍比特級。針對物聯(lián)網(wǎng)邊緣設(shè)備的低功耗需求，連接器采用保偏光子晶體光纖與擴(kuò)束傳能光纖的組合設(shè)計(jì)，在保持偏振態(tài)穩(wěn)定性的同時(shí)，將光信號傳輸距離擴(kuò)展至200米，誤碼率控制在10?12量級。制造工藝層面，高精度V型槽基片的加工精度已達(dá)±0.5μm，配合自動化組裝設(shè)備，可使光纖凸出量控制誤差小于0.2mm，確保多芯并行傳輸?shù)耐ǖ谰鶆蛐浴４送?，連接器套管材料從傳統(tǒng)陶瓷向玻璃陶瓷轉(zhuǎn)型，線脹系數(shù)與光纖纖芯的匹配度提升60%，抗彎強(qiáng)度達(dá)500MPa，有效降低了溫度波動引起的附加損耗。隨著硅光集成技術(shù)的成熟，模場轉(zhuǎn)換MFD-FA連接器已實(shí)現(xiàn)3.2μm至9μm的模場直徑自適應(yīng)耦合，支持從數(shù)據(jù)中心到5G前傳的多場景應(yīng)用。這種技術(shù)迭代不僅解決了傳統(tǒng)光纖連接器在芯片內(nèi)部應(yīng)用的彎曲半徑限制，更為未來全光計(jì)算架構(gòu)提供了可量產(chǎn)的物理層解決方案。在數(shù)據(jù)中心和高性能計(jì)算領(lǐng)域，三維光子互連芯片同樣展現(xiàn)出了巨大的應(yīng)用前景。新疆多芯MT-FA光組件三維芯片傳輸技術(shù)

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)對電磁環(huán)境的優(yōu)化，使得模塊在高頻信號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。新疆多芯MT-FA光組件三維芯片傳輸技術(shù)在三維光子互連芯片中，光路的設(shè)計(jì)和優(yōu)化對于實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)通信至關(guān)重要。

從技術(shù)實(shí)現(xiàn)路徑看，三維光子集成多芯MT-FA方案需攻克三大重要難題：其一，多芯光纖陣列的精密對準(zhǔn)。MT-FA的V槽pitch公差需控制在±0.5μm以內(nèi)，否則會導(dǎo)致多芯光纖與光子芯片的耦合錯(cuò)位，引發(fā)通道間串?dāng)_。某實(shí)驗(yàn)通過飛秒激光直寫技術(shù)，在聚合物材料中制備出自由形態(tài)反射器，將光束從波導(dǎo)端面定向耦合至多芯光纖，實(shí)現(xiàn)了1550nm波長下-0.5dB的插入損耗與±2.5μm的對準(zhǔn)容差，明顯提升了多芯耦合的工藝窗口。其二，三維異質(zhì)集成中的熱應(yīng)力管理。由于硅基光子芯片與CMOS電子芯片的熱膨脹系數(shù)差異，垂直互連時(shí)易產(chǎn)生應(yīng)力導(dǎo)致連接失效。

三維光子互連芯片的多芯MT-FA光組件集成方案是光通信領(lǐng)域向高密度、低功耗方向發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)突破。該方案通過將多芯光纖陣列（MT）與扇出型光電器件（FA）進(jìn)行三維立體集成，實(shí)現(xiàn)了光信號在芯片級的高效耦合與路由。傳統(tǒng)二維平面集成方式受限于芯片面積和端口密度，而三維結(jié)構(gòu)通過垂直堆疊和層間互連技術(shù)，可將光端口密度提升數(shù)倍，同時(shí)縮短光路徑長度以降低傳輸損耗。多芯MT-FA集成方案的重要在于精密對準(zhǔn)與封裝工藝，需采用亞微米級定位技術(shù)確保光纖芯與光電器件波導(dǎo)的精確對接，并通過低應(yīng)力封裝材料實(shí)現(xiàn)熱膨脹系數(shù)的匹配，避免因溫度變化導(dǎo)致的性能退化。此外，該方案支持多波長并行傳輸，可兼容CWDM/DWDM系統(tǒng)，為數(shù)據(jù)中心、超算中心等高帶寬場景提供每通道40Gbps以上的傳輸能力，明顯提升系統(tǒng)整體能效比。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。

三維光子集成多芯MT-FA光接口方案是應(yīng)對AI算力爆發(fā)式增長與數(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。利用三維光子互連芯片，可以明顯降低云計(jì)算中心的能耗，推動綠色計(jì)算的發(fā)展。廣西多芯MT-FA光組件三維芯片傳輸技術(shù)

在面對大規(guī)模數(shù)據(jù)處理時(shí)，三維光子互連芯片的高帶寬和低延遲特點(diǎn)，能夠確保數(shù)據(jù)的快速傳輸和處理。新疆多芯MT-FA光組件三維芯片傳輸技術(shù)

多芯MT-FA光連接器在三維光子互連體系中的技術(shù)突破，集中體現(xiàn)在高密度集成與低損耗傳輸?shù)钠胶馍稀ａ槍π酒瑑?nèi)部毫米級空間限制，該器件采用空芯光纖與少模光纖的混合設(shè)計(jì)，通過模分復(fù)用技術(shù)將單纖傳輸容量提升至400Gbps。其重要創(chuàng)新在于三維波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的制造工藝：利用深紫外光刻在硅基底上刻蝕出垂直通孔，通過化學(xué)機(jī)械拋光（CMP）實(shí)現(xiàn)波導(dǎo)側(cè)壁粗糙度低于1nm，再采用原子層沉積（ALD）技術(shù)包覆氧化鋁薄膜以降低傳輸損耗。在光耦合方面，多芯MT-FA集成微透鏡陣列與保偏光子晶體光纖，通過自適應(yīng)對準(zhǔn)算法將耦合損耗控制在0.2dB以下。實(shí)際應(yīng)用中，該器件支持CPO/LPO架構(gòu)的800G光模塊，在40℃高溫環(huán)境下連續(xù)運(yùn)行1000小時(shí)后，誤碼率仍維持在10?12量級。這種性能突破使得數(shù)據(jù)中心交換機(jī)端口密度從12.8T提升至51.2T，同時(shí)將光模塊功耗占比從28%降至14%，為構(gòu)建綠色AI基礎(chǔ)設(shè)施提供了技術(shù)路徑。新疆多芯MT-FA光組件三維芯片傳輸技術(shù)