高性能多芯MT-FA光組件的三維集成方案通過突破傳統(tǒng)二維平面布局的物理限制，實(shí)現(xiàn)了光信號(hào)傳輸密度與系統(tǒng)可靠性的雙重提升。該方案以多芯光纖陣列（Multi-FiberTerminationFiberArray）為重要載體，通過精密研磨工藝將光纖端面加工成特定角度，結(jié)合低損耗MT插芯實(shí)現(xiàn)端面全反射，使多路光信號(hào)在毫米級(jí)空間內(nèi)完成并行傳輸。與傳統(tǒng)二維布局相比，三維集成技術(shù)通過層間耦合器將不同波導(dǎo)層的光信號(hào)進(jìn)行垂直互聯(lián)，例如采用倏逝波耦合器或3D波導(dǎo)耦合器實(shí)現(xiàn)層間光場的高效轉(zhuǎn)換，明顯提升了單位面積內(nèi)的通道數(shù)量。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，采用三維堆疊技術(shù)的MT-FA組件可在800G光模塊中實(shí)現(xiàn)12通道并行傳輸，通道間距壓縮至0.25mm，較傳統(tǒng)方案提升40%的集成度。同時(shí)，通過飛秒激光直寫技術(shù)對(duì)玻璃基板進(jìn)行三維微納加工，可精確控制V槽（V-Groove）的深度與角度公差，確保多芯光纖的定位精度優(yōu)于±0.5μm，從而降低插入損耗至0.2dB以下，滿足AI算力集群對(duì)長距離、高負(fù)荷數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性要求。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(dòng)綠色計(jì)算的發(fā)展。甘肅多芯MT-FA光組件支持的三維芯片架構(gòu)

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)?；瘧?yīng)用。隨著波長復(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。重慶三維光子集成多芯MT-FA光收發(fā)模塊Lightmatter的M1000芯片，通過多光罩主動(dòng)式中介層構(gòu)建裸片復(fù)合體。

在三維光子互連芯片的多芯MT-FA光組件集成實(shí)踐中，模塊化設(shè)計(jì)與可擴(kuò)展性成為重要技術(shù)方向。通過將光引擎、驅(qū)動(dòng)芯片和MT-FA組件集成于同一基板，可形成標(biāo)準(zhǔn)化功能單元，支持按需組合以適應(yīng)不同規(guī)模的光互連需求。例如，采用硅基光電子工藝制備的光引擎可與多芯MT-FA直接鍵合，形成從光信號(hào)調(diào)制到光纖耦合的全流程集成，減少中間轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)帶來的損耗。針對(duì)高密度封裝帶來的散熱挑戰(zhàn)，該方案引入微通道液冷或石墨烯導(dǎo)熱層等新型熱管理技術(shù)，確保在10W/cm2以上的功率密度下穩(wěn)定運(yùn)行。測試數(shù)據(jù)顯示，采用三維集成方案的MT-FA組件在85℃高溫環(huán)境中，插損波動(dòng)小于0.1dB，回波損耗優(yōu)于-30dB，滿足5G前傳、城域網(wǎng)等嚴(yán)苛場景的可靠性要求。未來，隨著光子集成電路（PIC）技術(shù)的進(jìn)一步成熟，多芯MT-FA方案有望向128芯及以上規(guī)模演進(jìn)，為全光交換網(wǎng)絡(luò)和量子通信等前沿領(lǐng)域提供底層支撐。

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(duì)準(zhǔn)。MT-FA的V槽pitch公差需控制在±0.5μm以內(nèi)，否則會(huì)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(duì)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。通過垂直互連的方式，三維光子互連芯片縮短了信號(hào)傳輸路徑，減少了信號(hào)衰減。

三維集成對(duì)MT-FA組件的制造工藝提出了變革性要求。為實(shí)現(xiàn)多芯精確對(duì)準(zhǔn)，需采用飛秒激光直寫技術(shù)構(gòu)建三維光波導(dǎo)耦合器，通過超短脈沖激光在玻璃基底上刻蝕出曲率半徑小于10微米的微透鏡陣列，使不同層的光信號(hào)耦合損耗控制在0.1dB以下。在封裝環(huán)節(jié)，混合鍵合技術(shù)成為關(guān)鍵突破點(diǎn)——通過銅-銅熱壓鍵合與聚合物粘接的復(fù)合工藝，可在200℃低溫下實(shí)現(xiàn)多層芯片的無縫連接，鍵合強(qiáng)度達(dá)20MPa，較傳統(tǒng)銀漿粘接提升3倍。此外，三維集成的MT-FA組件需通過-40℃至125℃的1000次熱循環(huán)測試，以及85%濕度環(huán)境下的1000小時(shí)可靠性驗(yàn)證，確保其在數(shù)據(jù)中心7×24小時(shí)運(yùn)行中的零失效表現(xiàn)。這種技術(shù)演進(jìn)正推動(dòng)光模塊從功能集成向系統(tǒng)集成跨越，為AI大模型訓(xùn)練所需的EB級(jí)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)交互提供物理層支撐。無人機(jī)巡檢應(yīng)用中，三維光子互連芯片保障高清影像與控制信號(hào)的實(shí)時(shí)交互。內(nèi)蒙古多芯MT-FA光組件支持的三維光子互連

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。甘肅多芯MT-FA光組件支持的三維芯片架構(gòu)

高密度多芯MT-FA光組件的三維集成芯片技術(shù)，是光通信領(lǐng)域突破傳統(tǒng)物理限制的關(guān)鍵路徑。該技術(shù)通過將多芯光纖陣列（MT-FA）與三維集成工藝深度融合，在垂直方向上堆疊光路層、信號(hào)處理層及控制電路層，實(shí)現(xiàn)了光信號(hào)傳輸與電學(xué)功能的立體協(xié)同。以400G/800G光模塊為例，MT-FA組件通過42.5°精密研磨工藝形成端面全反射結(jié)構(gòu)，配合低損耗MT插芯與亞微米級(jí)V槽定位技術(shù)，使多芯光纖的通道間距公差控制在±0.5μm以內(nèi)，從而在單芯片內(nèi)集成12至24路并行光通道。這種設(shè)計(jì)不僅將傳統(tǒng)二維布局的布線密度提升3倍以上，更通過三維堆疊縮短了層間互連距離，使信號(hào)傳輸延遲降低40%，功耗減少25%。在AI算力集群中，該技術(shù)可支持單模塊800Gbps的傳輸速率，滿足大模型訓(xùn)練時(shí)每秒PB級(jí)數(shù)據(jù)交互的需求，同時(shí)其緊湊結(jié)構(gòu)使光模塊體積縮小60%，為數(shù)據(jù)中心高密度部署提供了物理基礎(chǔ)。甘肅多芯MT-FA光組件支持的三維芯片架構(gòu)