紹興多芯MT-FA光組件在三維系統(tǒng)中的應(yīng)用

從技術(shù)實(shí)現(xiàn)層面看，多芯MT-FA光組件的集成需攻克三大重要挑戰(zhàn)：其一，高精度制造工藝要求光纖陣列的通道間距誤差控制在±0.5μm以內(nèi)，以確保與TSV孔徑的精確對齊；其二，低插損特性需通過特殊研磨工藝實(shí)現(xiàn)，典型產(chǎn)品插入損耗≤0.35dB，回波損耗≥60dB，滿足AI算力場景下長時(shí)間高負(fù)載運(yùn)行的穩(wěn)定性需求；其三，熱應(yīng)力管理要求組件材料與硅基板的熱膨脹系數(shù)匹配度極高，避免因溫度波動(dòng)導(dǎo)致的層間剝離。實(shí)際應(yīng)用中，該組件已成功應(yīng)用于1.6T光模塊的3D封裝，通過將光引擎與電芯片垂直堆疊，使單模塊封裝體積縮小40%，同時(shí)支持800G至1.6T速率的無縫升級。在AI服務(wù)器背板互聯(lián)場景下，MT-FA組件可實(shí)現(xiàn)每平方毫米10萬通道的光互連密度，較傳統(tǒng)方案提升2個(gè)數(shù)量級。這種技術(shù)突破不僅推動(dòng)了三維芯片向更高集成度演進(jìn)，更為下一代光計(jì)算架構(gòu)提供了基礎(chǔ)支撐，預(yù)示著光互連技術(shù)將成為突破內(nèi)存墻功耗墻的重要驅(qū)動(dòng)力。教育信息化建設(shè)，三維光子互連芯片為遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)提供穩(wěn)定的高清傳輸支持。紹興多芯MT-FA光組件在三維系統(tǒng)中的應(yīng)用

從工藝實(shí)現(xiàn)層面看，多芯MT-FA的制造涉及超精密加工、光學(xué)鍍膜、材料科學(xué)等多學(xué)科交叉技術(shù)。其重要工藝包括：采用五軸聯(lián)動(dòng)金剛石車床對光纖陣列端面進(jìn)行42.5°非球面研磨，表面粗糙度需控制在Ra<5nm；通過紫外固化膠水實(shí)現(xiàn)光纖與V槽的亞微米級定位，膠水收縮率需低于0.1%以避免應(yīng)力導(dǎo)致的偏移；端面鍍制AR/HR增透膜，使1550nm波段反射率低于0.1%。在可靠性測試中，該連接器需通過85℃/85%RH高溫高濕試驗(yàn)、500次插拔循環(huán)測試以及-40℃至85℃溫度沖擊試驗(yàn)，確保在數(shù)據(jù)中心24小時(shí)不間斷運(yùn)行場景下的穩(wěn)定性。值得注意的是，多芯MT-FA的模塊化設(shè)計(jì)使其可兼容QSFP-DD、OSFP等主流光模塊接口標(biāo)準(zhǔn)，通過標(biāo)準(zhǔn)化插芯實(shí)現(xiàn)即插即用。隨著硅光集成技術(shù)的演進(jìn)，未來多芯MT-FA將向更高密度發(fā)展，例如采用空芯光纖技術(shù)可將通道數(shù)擴(kuò)展至72芯，同時(shí)通過3D打印技術(shù)實(shí)現(xiàn)定制化端面結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步降低光子芯片的封裝復(fù)雜度。這種技術(shù)迭代不僅推動(dòng)了光通信向1.6T及以上速率邁進(jìn)，更為光子計(jì)算、量子通信等前沿領(lǐng)域提供了關(guān)鍵的基礎(chǔ)設(shè)施支撐。紹興多芯MT-FA光組件在三維系統(tǒng)中的應(yīng)用為了支持更高速的數(shù)據(jù)通信協(xié)議，三維光子互連芯片需要集成先進(jìn)的光子器件和調(diào)制技術(shù)。

某團(tuán)隊(duì)采用低溫共燒陶瓷（LTCC）作為中間層，通過彈性模量梯度設(shè)計(jì)緩解熱應(yīng)力，使80通道三維芯片在-40℃至85℃溫度范圍內(nèi)保持穩(wěn)定耦合。其三，低功耗光電轉(zhuǎn)換。針對接收端功耗過高的問題，某方案采用垂直p-n結(jié)鍺光電二極管，通過優(yōu)化耗盡區(qū)與光學(xué)模式的重疊，將響應(yīng)度提升至1A/W，同時(shí)電容降低至17fF，使10Gb/s信號(hào)接收時(shí)的能耗降至70fJ/bit。這些技術(shù)突破使得三維多芯MT-FA方案在800G/1.6T光模塊中展現(xiàn)出明顯優(yōu)勢：相較于傳統(tǒng)可插拔光模塊，其功耗降低60%，空間占用減少50%，且支持CPO（光電共封裝）架構(gòu)下的光引擎與ASIC芯片直接互連，為AI訓(xùn)練集群的規(guī)模化部署提供了高效、低成本的解決方案。

三維光子芯片的集成化發(fā)展對光耦合器提出了前所未有的技術(shù)要求，多芯MT-FA光耦合器作為重要組件，正通過其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢推動(dòng)光子-電子混合系統(tǒng)的性能突破。傳統(tǒng)二維光子芯片受限于平面波導(dǎo)布局，通道密度和傳輸效率難以滿足AI算力對T比特級數(shù)據(jù)吞吐的需求。而多芯MT-FA通過將多根單模光纖以42.5°全反射角精密排列于MT插芯中，實(shí)現(xiàn)了12通道甚至更高密度的并行光傳輸。其關(guān)鍵技術(shù)在于采用低損耗V型槽陣列與紫外固化膠工藝，確保各通道插損差異小于0.2dB，同時(shí)通過微米級端面拋光技術(shù)將回波損耗控制在-55dB以下。這種設(shè)計(jì)使光耦合器在800G/1.6T光模塊中可支持每通道66.7Gb/s的傳輸速率，且在-40℃至+85℃工業(yè)溫域內(nèi)保持穩(wěn)定性。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，采用多芯MT-FA的三維光子芯片在2304個(gè)互連點(diǎn)上實(shí)現(xiàn)了5.3Tb/s/mm2的帶寬密度，較傳統(tǒng)電子互連提升10倍以上，為AI訓(xùn)練集群的芯片間光互連提供了關(guān)鍵技術(shù)支撐。研究機(jī)構(gòu)發(fā)布報(bào)告，預(yù)測未來五年三維光子互連芯片市場規(guī)模將快速增長。

三維光子互連技術(shù)與多芯MT-FA光纖連接的融合，正在重塑芯片級光通信的底層架構(gòu)。傳統(tǒng)電互連因電子遷移導(dǎo)致的信號(hào)衰減和熱損耗問題，在芯片制程逼近物理極限時(shí)愈發(fā)突出，而三維光子互連通過垂直堆疊的光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，將光子器件與電子芯片直接集成，形成立體光子立交橋。這種設(shè)計(jì)不僅突破了二維平面布局的密度瓶頸，更通過微納加工技術(shù)實(shí)現(xiàn)光信號(hào)在三維空間的高效傳輸。例如，采用銅錫熱壓鍵合工藝的2304個(gè)互連點(diǎn)陣列，在15微米間距下實(shí)現(xiàn)了114.9兆帕的剪切強(qiáng)度與10飛法的較低電容，確保了光子與電子信號(hào)的無損轉(zhuǎn)換。多芯MT-FA光纖連接器作為關(guān)鍵接口，其42.5度端面研磨技術(shù)配合低損耗MT插芯，使單根光纖陣列可承載800Gbps的并行傳輸，通道均勻性誤差控制在±0.5微米以內(nèi)。這種設(shè)計(jì)在數(shù)據(jù)中心場景中展現(xiàn)出明顯優(yōu)勢：當(dāng)處理AI大模型訓(xùn)練產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)時(shí)，三維光子互連架構(gòu)可將芯片間通信帶寬提升至5.3Tbps/mm2，單比特能耗降低至50飛焦，較傳統(tǒng)銅互連方案能效提升80%以上。三維光子互連芯片通過優(yōu)化光路設(shè)計(jì)，減少信號(hào)串?dāng)_以提升傳輸質(zhì)量。紹興多芯MT-FA光組件在三維系統(tǒng)中的應(yīng)用

邊緣計(jì)算設(shè)備升級，三維光子互連芯片推動(dòng)終端數(shù)據(jù)處理能力大幅提升。紹興多芯MT-FA光組件在三維系統(tǒng)中的應(yīng)用

在AI算力與超高速光通信的雙重驅(qū)動(dòng)下，多芯MT-FA光組件與三維芯片互連技術(shù)的融合正成為突破系統(tǒng)性能瓶頸的關(guān)鍵路徑。作為光模塊的重要器件，MT-FA通過精密研磨工藝將光纖陣列端面加工為特定角度，結(jié)合低損耗MT插芯實(shí)現(xiàn)多路光信號(hào)的并行傳輸。其技術(shù)優(yōu)勢體現(xiàn)在三維互連的緊湊性與高效性上：在垂直方向，MT-FA的微米級通道間距與硅通孔（TSV）技術(shù)形成互補(bǔ)，TSV通過深硅刻蝕、原子層沉積（ALD）絕緣層及電鍍銅填充，實(shí)現(xiàn)芯片堆疊層間的垂直導(dǎo)電，而MT-FA則通過光纖陣列的并行連接將光信號(hào)直接耦合至芯片光接口，縮短了光-電-光轉(zhuǎn)換的路徑；在水平方向，再布線層（RDL）技術(shù)進(jìn)一步擴(kuò)展了互連密度，使得MT-FA組件能夠與邏輯芯片、存儲(chǔ)器等異質(zhì)集成，形成高帶寬、低延遲的光電混合系統(tǒng)。以800G光模塊為例，MT-FA的12芯并行傳輸可將單通道速率提升至66.7Gbps，配合TSV實(shí)現(xiàn)的3D堆疊內(nèi)存，使系統(tǒng)帶寬密度較傳統(tǒng)2D封裝提升近2個(gè)數(shù)量級，同時(shí)功耗降低30%以上。紹興多芯MT-FA光組件在三維系統(tǒng)中的應(yīng)用