多芯MT-FA光組件作為三維光子互連技術的重要載體,通過精密的多芯光纖陣列設計,實現了光信號在微米級空間內的高效并行傳輸。其重要優勢在于將多根單模/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。這種設計不僅突破了傳統電子互連的帶寬瓶頸,更通過三維堆疊技術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,單位面積數據密度達5.3Tb/s/mm2,相比銅線互連的能效提升超90%。其應用場景已從數據中心擴展至AI訓練集群,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。三維光子互連芯片的機械對準結構,通過V型槽實現光纖精確定位。福建三維光子集成多芯MT-FA光收發組件

三維光子芯片多芯MT-FA光傳輸架構通過立體集成技術,將多芯光纖陣列(MT-FA)與三維光子芯片深度融合,構建出高密度、低能耗的光互連系統。該架構的重要在于利用MT-FA組件的精密研磨工藝與陣列排布特性,實現多路光信號的并行傳輸。例如,采用42.5°全反射端面設計的MT-FA,可通過低損耗MT插芯將光纖陣列與光子芯片上的波導結構精確耦合,使12芯或24芯光纖在毫米級空間內完成光路對接。這種設計不僅解決了傳統二維平面布局中通道密度受限的問題,還通過垂直堆疊的光子層與電子層,將發射器與接收器單元組織成多波導總線,每個總線支持四個波長通道的單獨傳輸。實驗數據顯示,基于三維集成的80通道光傳輸系統,在20個波導總線的配置下,發射器單元只消耗50fJ/bit能量,接收器單元在-24.85dBm光功率下實現70fJ/bit的低功耗運行,較傳統可插拔光模塊能耗降低60%以上。福建三維光子集成多芯MT-FA光收發組件研究機構發布報告,預測未來五年三維光子互連芯片市場規模將快速增長。

在AI算力需求爆發式增長的背景下,多芯MT-FA光組件與三維芯片傳輸技術的融合正成為光通信領域的關鍵突破方向。多芯MT-FA通過將多根光纖精確排列于V形槽基片,并采用42.5°端面研磨工藝實現全反射傳輸,可同時支持8至24路光信號的并行傳輸。這種設計使得單個組件的傳輸密度較傳統單芯方案提升數倍,尤其適用于400G/800G高速光模塊的內部連接。當與三維芯片堆疊技術結合時,多芯MT-FA可通過垂直互連通道(TSV)直接對接堆疊芯片的各層光接口,消除傳統平面布線中的信號衰減與延遲。例如,在三維硅光芯片中,多芯MT-FA的陣列間距可精確匹配TSV的垂直節距,實現光信號在芯片堆疊層間的無縫傳輸。這種結構不僅將光互連密度提升至每平方毫米數百芯級別,更通過縮短光路徑長度使傳輸損耗降低。實驗數據顯示,采用該技術的800G光模塊在三維堆疊架構下的插入損耗可控制在0.35dB以內,較傳統二維布局提升。
在三維光子互連芯片的多芯MT-FA光組件集成實踐中,模塊化設計與可擴展性成為重要技術方向。通過將光引擎、驅動芯片和MT-FA組件集成于同一基板,可形成標準化功能單元,支持按需組合以適應不同規模的光互連需求。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,形成從光信號調制到光纖耦合的全流程集成,減少中間轉換環節帶來的損耗。針對高密度封裝帶來的散熱挑戰,該方案引入微通道液冷或石墨烯導熱層等新型熱管理技術,確保在10W/cm2以上的功率密度下穩定運行。測試數據顯示,采用三維集成方案的MT-FA組件在85℃高溫環境中,插損波動小于0.1dB,回波損耗優于-30dB,滿足5G前傳、城域網等嚴苛場景的可靠性要求。未來,隨著光子集成電路(PIC)技術的進一步成熟,多芯MT-FA方案有望向128芯及以上規模演進,為全光交換網絡和量子通信等前沿領域提供底層支撐。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。

三維光子互連技術與多芯MT-FA光纖連接器的結合,正在重塑芯片級光互連的物理架構與性能邊界。傳統電子互連受限于銅導線的電阻損耗和電磁干擾,在芯片內部微米級距離傳輸時仍面臨能效瓶頸,而三維光子互連通過將光子器件與波導結構垂直堆疊,構建了多層次的光信號傳輸通道。這種立體布局不僅將單位面積的光子器件密度提升數倍,更通過波長復用與并行傳輸技術實現了T比特級帶寬密度。多芯MT-FA光纖連接器作為該體系的重要接口,采用低損耗MT插芯與精密研磨工藝,將多根光纖芯集成于單個連接頭內,其42.5°反射鏡端面設計實現了光信號的全反射轉向,使100G/400G/800G光模塊的并行傳輸通道數突破80路。實驗數據顯示,基于銅錫熱壓鍵合的2304個微米級互連點陣列,可支撐單比特50fJ的較低能耗傳輸,端到端誤碼率低至4×10?1?,較傳統電子互連降低3個數量級。這種技術融合使得AI訓練集群的芯片間通信帶寬密度達到5.3Tb/s/mm2,同時將光模塊體積縮小40%,滿足了數據中心對高密度部署與低維護成本的雙重需求??蒲袡C構與企業合作,加速三維光子互連芯片從實驗室走向實際應用場景。福建三維光子集成多芯MT-FA光收發組件
在三維光子互連芯片中,可以集成光緩存器來暫存光信號,減少因信號等待而產生的損耗。福建三維光子集成多芯MT-FA光收發組件
三維光子互連系統與多芯MT-FA光模塊的融合,正在重塑高速光通信的技術范式。傳統光模塊依賴二維平面布局實現光信號傳輸,但受限于光纖直徑與彎曲半徑,難以在有限空間內實現高密度集成。三維光子互連系統通過垂直堆疊技術,將光子器件與互連結構在三維空間內分層布局,形成立體化的光波導網絡。這種設計不僅大幅壓縮了模塊體積,更通過縮短光子器件間的水平距離,有效降低了電磁耦合效應,提升了信號傳輸的穩定性。多芯MT-FA光模塊作為重要組件,其多通道并行傳輸特性與三維結構的耦合,實現了光信號的高效匯聚與分發。福建三維光子集成多芯MT-FA光收發組件