北京3D光波導(dǎo)

從工藝實(shí)現(xiàn)層面看，多芯MT-FA的部署需與三維芯片制造流程深度協(xié)同。在芯片堆疊階段，MT-FA的陣列排布精度需達(dá)到亞微米級(jí)，以確保與上層芯片光接口的精確對(duì)準(zhǔn)。這一過程需借助高精度切割設(shè)備與重要間距測(cè)量技術(shù)，通過優(yōu)化光纖陣列的端面研磨角度（8°~42.5°可調(diào)），實(shí)現(xiàn)與不同制程芯片的光路匹配。例如，在存儲(chǔ)器與邏輯芯片的異構(gòu)堆疊中，MT-FA組件可通過定制化通道數(shù)量（4/8/12芯可選）與保偏特性，滿足高速緩存與計(jì)算單元間的低時(shí)延數(shù)據(jù)交互需求。同時(shí)，MT-FA的耐溫特性（-25℃~+70℃工作范圍）使其能夠適應(yīng)三維芯片封裝的高密度熱環(huán)境，配合200次以上的插拔耐久性，保障了系統(tǒng)長(zhǎng)期運(yùn)行的可靠性。這種部署模式不僅提升了三維芯片的集成度，更通過光互連替代部分電互連，將層間信號(hào)傳輸功耗降低了30%以上，為高算力場(chǎng)景下的能效優(yōu)化提供了關(guān)鍵支撐。Lightmatter的L200芯片，集成Alphawave串行器提升D2D互連密度。北京3D光波導(dǎo)

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)模化應(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。福州光通信三維光子互連芯片在數(shù)據(jù)中心和云計(jì)算領(lǐng)域，三維光子互連芯片將發(fā)揮重要作用，推動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸和處理能力的提升。

多芯MT-FA在三維光子集成系統(tǒng)中的創(chuàng)新應(yīng)用，明顯提升了光收發(fā)模塊的并行傳輸能力與系統(tǒng)可靠性。傳統(tǒng)并行光模塊依賴外部光纖跳線實(shí)現(xiàn)多通道連接，存在布線復(fù)雜、損耗波動(dòng)大等問題，而三維集成架構(gòu)將MT-FA直接嵌入光子芯片封裝層，通過陣列波導(dǎo)與微透鏡的協(xié)同設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了80路光信號(hào)在芯片級(jí)尺度上的同步收發(fā)。這種內(nèi)嵌式連接方案將光路損耗控制在0.2dB/通道以內(nèi)，較傳統(tǒng)方案降低60%，同時(shí)通過熱壓鍵合工藝確保了銅柱凸點(diǎn)在10μm直徑下的長(zhǎng)期穩(wěn)定性，使模塊在85℃高溫環(huán)境下仍能保持誤碼率低于1e-12。更關(guān)鍵的是，MT-FA的多通道均勻性特性解決了三維集成中因?qū)娱g堆疊導(dǎo)致的光功率差異問題，通過動(dòng)態(tài)調(diào)整各通道耦合系數(shù)，確保了80路信號(hào)在800Gbps傳輸速率下的同步性。隨著AI算力集群對(duì)1.6T光模塊需求的爆發(fā)，這種將多芯MT-FA與三維光子集成深度結(jié)合的技術(shù)路徑，正成為突破光互連功耗墻與密度墻的重要解決方案，為下一代超算中心與智能數(shù)據(jù)中心的光傳輸架構(gòu)提供了變革性范式。

該技術(shù)對(duì)材料的選擇極為苛刻，例如MT插芯需采用低損耗的陶瓷或玻璃材質(zhì)，而粘接膠水需同時(shí)滿足光透過率、熱膨脹系數(shù)匹配以及耐85℃/85%RH高溫高濕測(cè)試的要求。實(shí)際應(yīng)用中，三維耦合技術(shù)已成功應(yīng)用于400G/800G光模塊的并行傳輸場(chǎng)景，其高集成度特性使單模塊體積縮小40%，布線復(fù)雜度降低60%，為數(shù)據(jù)中心的大規(guī)模部署提供了關(guān)鍵支撐。隨著CPO（共封裝光學(xué)）技術(shù)的興起，三維耦合技術(shù)將進(jìn)一步向芯片級(jí)集成演進(jìn)，通過將MT-FA與光引擎直接集成在硅基襯底上，實(shí)現(xiàn)光信號(hào)從光纖到芯片的零距離傳輸，推動(dòng)光通信系統(tǒng)向更高速率、更低功耗的方向突破。Lightmatter的L200X芯片，采用3D集成技術(shù)放置I/O于芯片任意位置。

多芯MT-FA光纖連接與三維光子互連的協(xié)同創(chuàng)新，正推動(dòng)光通信向更高集成度與更低功耗方向演進(jìn)。在800G/1.6T光模塊領(lǐng)域，MT-FA組件通過精密陣列排布技術(shù)，將光纖直徑壓縮至125微米量級(jí)，同時(shí)保持0.3dB以下的插入損耗。這種設(shè)計(jì)使得單個(gè)光模塊可集成128個(gè)并行通道，較傳統(tǒng)方案密度提升4倍。三維光子互連架構(gòu)則進(jìn)一步優(yōu)化了光信號(hào)的路由效率：通過波長(zhǎng)復(fù)用技術(shù)，同一波導(dǎo)可同時(shí)傳輸16個(gè)不同波長(zhǎng)的光信號(hào)，每個(gè)波長(zhǎng)承載50Gbps數(shù)據(jù)流，總帶寬達(dá)800Gbps。在制造工藝層面，光子器件與MT-FA的集成采用28納米CMOS兼容工藝，通過深紫外光刻與反應(yīng)離子蝕刻技術(shù)，在硅基底上構(gòu)建出三維光波導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)。這種工藝不僅降低了制造成本，更使光子互連層的厚度控制在5微米以內(nèi)，與電子芯片的堆疊間隙精確匹配。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。杭州光互連三維光子互連芯片

在人工智能服務(wù)器中，三維光子互連芯片助力提升算力密度與數(shù)據(jù)處理效率。北京3D光波導(dǎo)

三維光子集成工藝對(duì)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(chǎng)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(cè)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(duì)準(zhǔn)精度需達(dá)到亞微米級(jí)，這依賴于飛秒激光直寫技術(shù)對(duì)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(dòng)小于5%。實(shí)際測(cè)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(jí)，充分驗(yàn)證了三維集成工藝在高速光通信場(chǎng)景中的可靠性。這種技術(shù)演進(jìn)不僅推動(dòng)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(tái)。北京3D光波導(dǎo)