新疆玻璃基三維光子互連芯片

三維光子芯片多芯MT-FA光連接標(biāo)準(zhǔn)的制定，是光通信技術(shù)向高密度、低損耗方向演進(jìn)的重要支撐。隨著數(shù)據(jù)中心單模塊速率從800G向1.6T跨越，傳統(tǒng)二維平面封裝已無法滿足硅光芯片與光纖陣列的耦合需求。三維結(jié)構(gòu)通過垂直堆疊技術(shù)，將多芯MT-FA（Multi-FiberArray）的通道數(shù)從12芯提升至48芯甚至更高，同時(shí)利用硅基波導(dǎo)的立體折射特性，實(shí)現(xiàn)模場直徑（MFD）的精確匹配。例如，采用超高數(shù)值孔徑（UHNA）光纖與標(biāo)準(zhǔn)單模光纖的拼接工藝，可將模場從3.2μm轉(zhuǎn)換至9μm，插損控制在0.2dB以下。這種三維集成方案不僅縮小了光模塊體積，更通過V槽基板的亞微米級精度（±0.3μm公差），確保多芯并行傳輸時(shí)的通道均勻性，滿足AI算力集群對長時(shí)間高負(fù)載數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性要求。此外，三維結(jié)構(gòu)還兼容共封裝光學(xué)（CPO）架構(gòu)，通過將MT-FA直接嵌入光引擎內(nèi)部，減少外部連接損耗，為未來3.2T光模塊的研發(fā)奠定物理層基礎(chǔ)。三維光子互連芯片采用垂直波導(dǎo)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)層間低損耗光信號垂直傳輸。新疆玻璃基三維光子互連芯片

多芯MT-FA光組件在三維芯片架構(gòu)中扮演著連接物理層與數(shù)據(jù)傳輸層的重要角色。三維芯片通過硅通孔（TSV）技術(shù)實(shí)現(xiàn)晶片垂直堆疊，將邏輯運(yùn)算、存儲、傳感等異構(gòu)功能模塊集成于單一封裝體內(nèi)，但層間信號傳輸?shù)膸捙c延遲問題始終制約其性能釋放。多芯MT-FA光組件憑借其高密度光纖陣列與精密研磨工藝，成為突破這一瓶頸的關(guān)鍵技術(shù)。其采用低損耗MT插芯與特定角度端面全反射設(shè)計(jì)，可在1.6T及以上速率的光模塊中實(shí)現(xiàn)多通道并行光信號傳輸，通道數(shù)可達(dá)24芯甚至更高。例如，在三維堆疊的HBM存儲器與AI加速卡互聯(lián)場景中，MT-FA組件通過緊湊的并行連接方案，將全局互連長度縮短2-3個數(shù)量級，使層間數(shù)據(jù)傳輸延遲降低50%以上，同時(shí)功耗減少30%。這種物理層的光互聯(lián)能力，與三維芯片的TSV電氣互連形成互補(bǔ)，構(gòu)建起電-光-電混合傳輸架構(gòu)，既利用了TSV在短距離內(nèi)的低電阻優(yōu)勢，又通過光信號的長距離、低損耗特性解決了層間跨芯片通信的瓶頸。上海3D光波導(dǎo)哪里買Lightmatter的M1000芯片，采用波導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化光信號時(shí)延均衡。

三維光子互連技術(shù)通過電子與光子芯片的垂直堆疊，為MT-FA開辟了全新的應(yīng)用維度。傳統(tǒng)電互連在微米級銅線傳輸中面臨能耗與頻寬瓶頸，而三維光子架構(gòu)將光通信收發(fā)器直接集成于芯片堆疊層，利用2304個微米級銅錫鍵合點(diǎn)構(gòu)建光子立交橋，實(shí)現(xiàn)800Gb/s總帶寬與5.3Tb/s/mm2的單位面積數(shù)據(jù)密度。在此架構(gòu)中，MT-FA作為光信號進(jìn)出芯片的關(guān)鍵接口，通過定制化端面角度（如8°至42.5°）與模斑轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)與三維光子層的高效耦合。例如，采用45°端面MT-FA可完成垂直光路耦合，減少光信號在層間傳輸?shù)膿p耗；而集成Lens的FA模塊則能優(yōu)化光斑匹配，提升耦合效率。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，三維光子互連架構(gòu)下的MT-FA通道能耗可低至50fJ/bit，較傳統(tǒng)方案降低70%，同時(shí)通過分布式回?fù)p檢測技術(shù)，可實(shí)時(shí)監(jiān)測FA內(nèi)部微裂紋與光纖微彎，將產(chǎn)品失效率控制在0.3%以下。隨著AI算力需求向Zettaflop級邁進(jìn)，三維光子互連與MT-FA的深度融合將成為突破芯片間通信瓶頸的重要路徑，推動光互連技術(shù)向更高密度、更低功耗的方向演進(jìn)。

標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程的推進(jìn)，需解決三維多芯MT-FA在材料、工藝與測試環(huán)節(jié)的技術(shù)協(xié)同難題。在材料層面，全石英基板與耐高溫環(huán)氧樹脂的復(fù)合應(yīng)用，使光連接組件能適應(yīng)-40℃至85℃的寬溫工作環(huán)境，同時(shí)降低熱膨脹系數(shù)差異導(dǎo)致的應(yīng)力開裂風(fēng)險(xiǎn)。工藝方面，高精度研磨技術(shù)將光纖端面角度控制在42.5°±0.5°范圍內(nèi)，配合低損耗MT插芯的鍍膜處理，使反射率優(yōu)于-55dB，滿足高速信號傳輸?shù)目垢蓴_需求。測試標(biāo)準(zhǔn)則聚焦于多通道同步監(jiān)測，通過引入光學(xué)頻域反射計(jì)（OFDR），可實(shí)時(shí)檢測48芯通道的插損、回?fù)p及偏振依賴損耗（PDL），確保每一路光信號的傳輸質(zhì)量。當(dāng)前，行業(yè)正推動建立覆蓋設(shè)計(jì)、制造、驗(yàn)收的全鏈條標(biāo)準(zhǔn)體系，例如規(guī)定三維MT-FA的垂直堆疊層間對齊誤差需小于1μm，以避免通道間串?dāng)_。這些標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，將加速光模塊從400G向1.6T及更高速率的迭代，同時(shí)推動三維光子芯片在超級計(jì)算機(jī)、6G通信等領(lǐng)域的規(guī)模化應(yīng)用。通過垂直互連的方式，三維光子互連芯片縮短了信號傳輸路徑，減少了信號衰減。

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。三維光子互連芯片的應(yīng)用推動了互連架構(gòu)的創(chuàng)新。貴州3D光芯片

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。新疆玻璃基三維光子互連芯片

三維光子互連標(biāo)準(zhǔn)對多芯MT-FA的性能指標(biāo)提出了嚴(yán)苛要求，涵蓋從材料選擇到制造工藝的全鏈條規(guī)范。在光波導(dǎo)設(shè)計(jì)層面，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定采用漸變折射率超材料結(jié)構(gòu)支持高階模式復(fù)用，例如16通道硅基模分復(fù)用芯片通過漸變波導(dǎo)實(shí)現(xiàn)信道間串?dāng)_低于-10.3dB，單波長單偏振傳輸速率達(dá)2.162Tbit/s。針對多芯MT-FA的封裝工藝，標(biāo)準(zhǔn)明確要求使用UV膠定位與353ND環(huán)氧膠復(fù)合的混合粘接技術(shù)，在V槽平臺區(qū)涂抹保護(hù)膠后進(jìn)行端面拋光，確保多芯光纖的Pitch公差控制在±0.5μm以內(nèi)。在信號傳輸特性方面，標(biāo)準(zhǔn)定義了光混沌保密通信的集成規(guī)范，通過混沌激光器生成非周期性光信號，結(jié)合LDPC信道編碼實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)加密，使攻擊者解開復(fù)雜度提升10^15量級。此外，標(biāo)準(zhǔn)還規(guī)定了三維光子芯片的測試方法，包括光學(xué)頻譜分析、矢量網(wǎng)絡(luò)分析及誤碼率測試等多維度驗(yàn)證流程，確保芯片在4m單模光纖傳輸中誤碼率低于4×10^-10。這些技術(shù)規(guī)范的實(shí)施，為AI訓(xùn)練集群、超級計(jì)算機(jī)等高密度計(jì)算場景提供了可量產(chǎn)的解決方案，推動光通信技術(shù)向T比特級帶寬密度邁進(jìn)。新疆玻璃基三維光子互連芯片