該標(biāo)準(zhǔn)的演進(jìn)正推動光組件與芯片異質(zhì)集成技術(shù)的深度融合。在制造工藝維度,三維互連標(biāo)準(zhǔn)明確要求MT-FA組件需兼容2.5D/3D封裝流程,包括晶圓級薄化、臨時鍵合解鍵合、熱壓鍵合等關(guān)鍵步驟。其中,晶圓薄化后的翹曲度需控制在5μm以內(nèi),以確保與TSV中介層的精確對準(zhǔn)。對于TGV技術(shù),標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定激光誘導(dǎo)濕法刻蝕的側(cè)壁垂直度需優(yōu)于85°,深寬比突破6:1限制,使玻璃基三維集成的信號完整性達(dá)到硅基方案的90%以上。在系統(tǒng)級應(yīng)用層面,標(biāo)準(zhǔn)定義了多芯MT-FA與CPO(共封裝光學(xué))架構(gòu)的接口規(guī)范,要求光引擎與ASIC芯片的垂直互連延遲低于2ps/mm,功耗密度不超過15pJ/bit。這種技術(shù)整合使得單模塊可支持1.6Tbps傳輸速率,同時將系統(tǒng)級功耗降低40%。值得關(guān)注的是,標(biāo)準(zhǔn)還納入了可靠性測試條款,包括-40℃至125℃溫度循環(huán)下的1000次熱沖擊測試、85%RH濕度環(huán)境下的1000小時穩(wěn)態(tài)試驗,確保三維互連結(jié)構(gòu)在數(shù)據(jù)中心長期運(yùn)行中的穩(wěn)定性。隨著AI大模型參數(shù)規(guī)模突破萬億級,此類標(biāo)準(zhǔn)的完善正為光通信與集成電路的協(xié)同創(chuàng)新提供關(guān)鍵技術(shù)底座。三維光子互連芯片的多層光子互連技術(shù),為實現(xiàn)高密度的芯片集成提供了技術(shù)支持。青海多芯MT-FA光組件三維芯片互連標(biāo)準(zhǔn)

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,可在1.6T及以上速率的光模塊中實現(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。拉薩三維光子互連多芯MT-FA光纖適配器三維光子互連芯片的噴砂法TGV工藝,提升玻璃基板加工效率。

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。
三維光子芯片與多芯MT-FA光連接方案的融合,正在重塑高速光通信系統(tǒng)的技術(shù)邊界。傳統(tǒng)光模塊中,電信號轉(zhuǎn)換與光信號傳輸?shù)姆蛛x設(shè)計導(dǎo)致功耗高、延遲大,難以滿足AI算力集群對低時延、高帶寬的嚴(yán)苛需求。而三維光子芯片通過將激光器、調(diào)制器、光電探測器等重要光電器件集成于單片硅基襯底,結(jié)合垂直堆疊的3D封裝工藝,實現(xiàn)了光信號在芯片層間的直接傳輸。這種架構(gòu)下,多芯MT-FA組件作為光路耦合的關(guān)鍵接口,通過精密研磨工藝將光纖陣列端面加工為特定角度,配合低損耗MT插芯,可實現(xiàn)8芯、12芯乃至24芯光纖的高密度并行連接。例如,在800G/1.6T光模塊中,MT-FA的插入損耗可控制在0.35dB以下,回波損耗超過60dB,確保光信號在高速傳輸中的低損耗與高穩(wěn)定性。其多通道均勻性特性更可滿足AI訓(xùn)練場景下數(shù)據(jù)中心對長時間、高負(fù)載運(yùn)行的可靠性要求,為光模塊的小型化、集成化提供了物理基礎(chǔ)。相比傳統(tǒng)的二維光子芯片,三維光子互連芯片具有更高的集成度、更靈活的設(shè)計空間以及更低的信號損耗。

基于多芯MT-FA的三維光子互連方案,通過將多纖終端光纖陣列(MT-FA)與三維集成技術(shù)深度融合,為光通信系統(tǒng)提供了高密度、低損耗的并行傳輸解決方案。MT-FA組件采用精密研磨工藝,將光纖陣列端面加工為特定角度(如42.5°),配合低損耗MT插芯與高精度V型槽基板,可實現(xiàn)多通道光信號的緊湊并行連接。在三維光子互連架構(gòu)中,MT-FA不僅承擔(dān)光信號的垂直耦合與水平分配功能,還通過其高通道均勻性(V槽間距公差±0.5μm)確保多路光信號傳輸?shù)囊恢滦?,滿足AI算力集群對數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量與穩(wěn)定性的嚴(yán)苛要求。例如,在400G/800G光模塊中,MT-FA可通過12芯或24芯并行傳輸,將單通道速率提升至33Gbps以上,同時通過三維堆疊設(shè)計減少模塊體積,適應(yīng)數(shù)據(jù)中心對設(shè)備緊湊性的需求。此外,MT-FA的高可靠性特性(如耐受85℃/85%RH環(huán)境測試)可降低光模塊在長時間高負(fù)荷運(yùn)行中的維護(hù)成本,其高集成度特性還能在系統(tǒng)層面優(yōu)化布線復(fù)雜度,為大規(guī)模AI訓(xùn)練提供高效、穩(wěn)定的光互連支撐。三維光子互連芯片是一種在三維空間內(nèi)集成光學(xué)元件和波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的光子芯片。昆明三維光子集成多芯MT-FA光收發(fā)組件
三維光子互連芯片的設(shè)計還兼顧了電磁兼容性,確保了芯片在復(fù)雜電磁環(huán)境中的穩(wěn)定運(yùn)行。青海多芯MT-FA光組件三維芯片互連標(biāo)準(zhǔn)
多芯MT-FA光組件作為三維光子互連技術(shù)的重要載體,通過精密的多芯光纖陣列設(shè)計,實現(xiàn)了光信號在微米級空間內(nèi)的高效并行傳輸。其重要優(yōu)勢在于將多根單模/多模光纖以陣列形式集成于MT插芯中,配合45°或8°~42.5°的定制化端面研磨工藝,形成全反射光路,使光信號在芯片間傳輸時的插入損耗可低至0.35dB,回波損耗超過60dB。這種設(shè)計不僅突破了傳統(tǒng)電子互連的帶寬瓶頸,更通過三維堆疊技術(shù)將光子器件與電子芯片直接集成,例如在800G/1.6T光模塊中,MT-FA組件可承載2304條并行光通道,單位面積數(shù)據(jù)密度達(dá)5.3Tb/s/mm2,相比銅線互連的能效提升超90%。其應(yīng)用場景已從數(shù)據(jù)中心擴(kuò)展至AI訓(xùn)練集群,在400G/800G光模塊中,MT-FA通過保偏光纖陣列與硅光芯片的耦合,實現(xiàn)了80通道并行傳輸下的總帶寬800Gb/s,單比特能耗只50fJ,為高密度計算提供了低延遲、高可靠性的光互連解決方案。青海多芯MT-FA光組件三維芯片互連標(biāo)準(zhǔn)