該技術對材料的選擇極為苛刻,例如MT插芯需采用低損耗的陶瓷或玻璃材質,而粘接膠水需同時滿足光透過率、熱膨脹系數匹配以及耐85℃/85%RH高溫高濕測試的要求。實際應用中,三維耦合技術已成功應用于400G/800G光模塊的并行傳輸場景,其高集成度特性使單模塊體積縮小40%,布線復雜度降低60%,為數據中心的大規模部署提供了關鍵支撐。隨著CPO(共封裝光學)技術的興起,三維耦合技術將進一步向芯片級集成演進,通過將MT-FA與光引擎直接集成在硅基襯底上,實現光信號從光纖到芯片的零距離傳輸,推動光通信系統向更高速率、更低功耗的方向突破。三維光子互連芯片具備良好的垂直互連能力,有效縮短了信號傳輸路徑,降低了傳輸延遲。吉林三維光子芯片用多芯MT-FA光連接器

標準化進程的推進,需解決三維多芯MT-FA在材料、工藝與測試環節的技術協同難題。在材料層面,全石英基板與耐高溫環氧樹脂的復合應用,使光連接組件能適應-40℃至85℃的寬溫工作環境,同時降低熱膨脹系數差異導致的應力開裂風險。工藝方面,高精度研磨技術將光纖端面角度控制在42.5°±0.5°范圍內,配合低損耗MT插芯的鍍膜處理,使反射率優于-55dB,滿足高速信號傳輸的抗干擾需求。測試標準則聚焦于多通道同步監測,通過引入光學頻域反射計(OFDR),可實時檢測48芯通道的插損、回損及偏振依賴損耗(PDL),確保每一路光信號的傳輸質量。當前,行業正推動建立覆蓋設計、制造、驗收的全鏈條標準體系,例如規定三維MT-FA的垂直堆疊層間對齊誤差需小于1μm,以避免通道間串擾。這些標準的實施,將加速光模塊從400G向1.6T及更高速率的迭代,同時推動三維光子芯片在超級計算機、6G通信等領域的規模化應用。吉林三維光子芯片用多芯MT-FA光連接器相較于傳統二維光子芯片?三維光子互連芯片?能夠在更小的空間內集成更多光子器件。

高密度多芯MT-FA光組件的三維集成方案,是應對AI算力爆發式增長背景下光通信系統升級需求的重要技術路徑。該方案通過將多芯光纖陣列(MT-FA)與三維集成技術深度融合,突破了傳統二維平面集成的空間限制,實現了光信號傳輸密度與系統集成度的雙重提升。具體而言,MT-FA組件通過精密研磨工藝將光纖陣列端面加工為特定角度(如42.5°),結合低損耗MT插芯與V槽基板技術,形成多通道并行光路耦合結構。在三維集成層面,該方案采用層間耦合器技術,將不同波導層的MT-FA陣列通過倏逝波耦合、光柵耦合或3D波導耦合方式垂直堆疊,構建出立體化光傳輸網絡。例如,在800G/1.6T光模塊中,三維集成的MT-FA陣列可將16個光通道壓縮至傳統方案1/3的體積內,同時通過優化層間耦合效率,使插入損耗降低至0.2dB以下,滿足AI訓練集群對低時延、高可靠性的嚴苛要求。
三維集成對MT-FA組件的制造工藝提出了變革性要求。為實現多芯精確對準,需采用飛秒激光直寫技術構建三維光波導耦合器,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,使不同層的光信號耦合損耗控制在0.1dB以下。在封裝環節,混合鍵合技術成為關鍵突破點——通過銅-銅熱壓鍵合與聚合物粘接的復合工藝,可在200℃低溫下實現多層芯片的無縫連接,鍵合強度達20MPa,較傳統銀漿粘接提升3倍。此外,三維集成的MT-FA組件需通過-40℃至125℃的1000次熱循環測試,以及85%濕度環境下的1000小時可靠性驗證,確保其在數據中心7×24小時運行中的零失效表現。這種技術演進正推動光模塊從功能集成向系統集成跨越,為AI大模型訓練所需的EB級數據實時交互提供物理層支撐。三維光子互連芯片通過先進封裝技術,實現與現有電子設備的無縫對接。

在光電融合層面,高性能多芯MT-FA的三維集成方案通過異構集成技術將光學無源器件與有源芯片深度融合,構建了高密度、低功耗的光互連系統。例如,將光纖陣列與隔離器、透鏡陣列(LensArray)進行一體化封裝,利用UV膠與353ND系列混合膠水實現結構粘接與光學定位,既簡化了光模塊的耦合工序,又通過隔離器的單向傳輸特性抑制了光反射噪聲,使信號誤碼率降低至10^-12以下。針對硅光子集成場景,模場直徑轉換(MFD)FA組件通過拼接超高數值孔徑單模光纖與標準單模光纖,實現了模場從3.2μm到9μm的無損過渡,配合三維集成工藝將波導層厚度控制在200μm以內,使光耦合效率提升至95%。此外,該方案支持定制化設計,可根據客戶需求調整端面角度、通道數量及波長范圍,例如在相干光通信系統中,保偏型MT-FA通過V槽固定保偏光纖帶,維持光波偏振態的穩定性,結合AWG(陣列波導光柵)實現4通道CWDM4信號的復用與解復用,單根光纖傳輸容量可達1.6Tbps。這種高度靈活的三維集成架構,為數據中心、超級計算機等場景提供了從100G到1.6T速率的全系列光互連解決方案。在數據中心和云計算領域,三維光子互連芯片將發揮重要作用,推動數據傳輸和處理能力的提升。太原三維光子芯片多芯MT-FA光互連標準
三維光子互連芯片采用垂直波導技術,實現層間低損耗光信號垂直傳輸。吉林三維光子芯片用多芯MT-FA光連接器
三維光子芯片的規模化集成需求正推動光接口技術向高密度、低損耗方向突破,多芯MT-FA光接口作為關鍵連接部件,通過多通道并行傳輸與精密耦合工藝,成為實現芯片間光速互連的重要載體。該組件采用MT插芯結構,單個體積可集成8至128個光纖通道,通道間距壓縮至0.25mm級別,配合42.5°全反射端面設計,使接收端與光電探測器陣列(PDArray)的耦合效率提升至98%以上。在三維集成場景中,其多層堆疊能力可支持垂直方向的光路擴展,例如通過8層堆疊實現1024通道的并行傳輸,單通道插損控制在0.35dB以內,回波損耗超過60dB,滿足800G/1.6T光模塊對信號完整性的嚴苛要求。實驗數據顯示,采用該接口的芯片間光鏈路在10cm傳輸距離下,誤碼率可低至10^-12,較傳統銅線互連的能耗降低72%,為AI算力集群的T比特級數據交換提供了物理層支撐。吉林三維光子芯片用多芯MT-FA光連接器