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上海三维光子芯片多芯MT-FA光传输技术 值得信赖 上海光织科技供应

上传时间:2025-09-26 浏览次数:
文章摘要:高性能多芯MT-FA光组件的三维集成技术,正成为突破光通信系统物理极限的重要解决方案。传统平面封装受限于二维空间布局,难以满足800G/1.6T光模块对高密度、低功耗的需求。而三维集成通过垂直堆叠多芯MT-FA阵列,结合硅基异质集

高性能多芯MT-FA光组件的三维集成技术,正成为突破光通信系统物理极限的重要解决方案。传统平面封装受限于二维空间布局,难以满足800G/1.6T光模块对高密度、低功耗的需求。而三维集成通过垂直堆叠多芯MT-FA阵列,结合硅基异质集成与低温共烧陶瓷技术,可在单芯片内实现12通道及以上并行光路传输。这种立体架构不仅将光互连密度提升3倍以上,更通过缩短层间耦合距离,使光信号传输损耗降低至0.3dB以下。例如,采用42.5°全反射端面研磨工艺的MT-FA组件,配合3D波导耦合器,可实现光信号在三维空间的无缝切换,满足AI算力集群对低时延、高可靠性的严苛要求。同时,三维集成中的光电融合设计,将光发射模块与CMOS驱动电路直接堆叠,消除传统2D封装中的长距离互连,使系统功耗降低40%,为数据中心节能提供关键技术支撑。三维光子互连芯片不仅提升了数据传输速度,还降低了信号传输过程中的误码率。上海三维光子芯片多芯MT-FA光传输技术

该架构的突破性在于通过三维混合键合技术,将光子芯片与CMOS电子芯片的连接密度提升至每平方毫米2304个键合点,采用15μm间距的铜柱凸点阵列实现电-光-电信号的无缝转换。在光子层,基于硅基微环谐振器的调制器通过垂直p-n结设计,使每伏特电压产生75pm的谐振频移,配合低电容(17fF)的锗光电二极管,实现光信号到电信号的高效转换;在电子层,级联配置的高速晶体管与反相器跨阻放大器(TIA)协同工作,消除光电二极管电流的直流偏移,同时通过主动电感电路补偿频率限制。这种立体分层结构使系统在8Gb/s速率下保持误码率低于6×10⁻⁸,且片上错误计数器显示无错误传输。实际应用中,该架构已验证在1.6T光模块中支持200GPAM4信号传输,通过硅光封装技术将组件尺寸缩小40%,功耗降低30%,满足AI算力集群对高带宽、低延迟的严苛需求。其多芯并行传输能力更使面板IO密度提升3倍以上,为下一代数据中心的光互连提供了可扩展的解决方案。上海三维光子芯片多芯MT-FA光传输技术三维光子互连芯片的设计充分考虑了未来的扩展需求,为技术的持续升级提供了便利。

三维光子芯片的集成化发展对光耦合器提出了前所未有的技术要求,多芯MT-FA光耦合器作为重要组件,正通过其独特的结构优势推动光子-电子混合系统的性能突破。传统二维光子芯片受限于平面波导布局,通道密度和传输效率难以满足AI算力对T比特级数据吞吐的需求。而多芯MT-FA通过将多根单模光纤以42.5°全反射角精密排列于MT插芯中,实现了12通道甚至更高密度的并行光传输。其关键技术在于采用低损耗V型槽阵列与紫外固化胶工艺,确保各通道插损差异小于0.2dB,同时通过微米级端面抛光技术将回波损耗控制在-55dB以下。这种设计使光耦合器在800G/1.6T光模块中可支持每通道66.7Gb/s的传输速率,且在-40℃至+85℃工业温域内保持稳定性。实验数据显示,采用多芯MT-FA的三维光子芯片在2304个互连点上实现了5.3Tb/s/mm²的带宽密度,较传统电子互连提升10倍以上,为AI训练集群的芯片间光互连提供了关键技术支撑。

三维光子芯片与多芯MT-FA光连接方案的融合,正在重塑高速光通信系统的技术边界。传统光模块中,电信号转换与光信号传输的分离设计导致功耗高、延迟大,难以满足AI算力集群对低时延、高带宽的严苛需求。而三维光子芯片通过将激光器、调制器、光电探测器等重要光电器件集成于单片硅基衬底,结合垂直堆叠的3D封装工艺,实现了光信号在芯片层间的直接传输。这种架构下,多芯MT-FA组件作为光路耦合的关键接口,通过精密研磨工艺将光纤阵列端面加工为特定角度,配合低损耗MT插芯,可实现8芯、12芯乃至24芯光纤的高密度并行连接。例如,在800G/1.6T光模块中,MT-FA的插入损耗可控制在0.35dB以下,回波损耗超过60dB,确保光信号在高速传输中的低损耗与高稳定性。其多通道均匀性特性更可满足AI训练场景下数据中心对长时间、高负载运行的可靠性要求,为光模块的小型化、集成化提供了物理基础。三维光子互连芯片的光子传输不受传统金属互连的带宽限制,为数据传输速度的提升打开了新的空间。

三维设计能够充分利用垂直空间,允许元件在不同层面上堆叠,从而极大地提高了单位面积内的元件数量。这种垂直集成不仅减少了元件之间的距离,还能够简化布线路径,降低信号损耗,提升整体性能。光子元件工作时会产生热量,而良好的散热对于保持设备稳定运行至关重要。三维设计可以通过合理规划热源位置,引入冷却结构(如微流道或热管),有效改善散热效果,确保设备长期可靠运行。三维设计工具支持复杂的几何建模,可以模拟和分析各种形状的元件及其相互作用。这为设计人员提供了更多创新的可能性,比如利用非平面波导来优化信号传输路径,或者通过特殊结构减少反射和干扰。三维光子互连芯片的光电器件微型化,推动便携智能设备的性能提升。上海三维光子芯片多芯MT-FA光传输技术

三维光子互连芯片的技术进步,有助于推动摩尔定律的延续,推动半导体行业持续发展。上海三维光子芯片多芯MT-FA光传输技术

三维光子集成多芯MT-FA光传输组件作为下一代高速光通信的重要器件,正通过微纳光学与硅基集成的深度融合,重新定义数据中心与AI算力集群的光互连架构。其重要技术突破体现在三维堆叠结构与多芯光纤阵列的协同设计上——通过在硅基晶圆表面沉积多层高精度V槽阵列,结合垂直光栅耦合器与42.5°端面全反射镜,实现了12通道及以上并行光路的立体化集成。这种设计不仅将传统二维平面布局的通道密度提升至每平方毫米8-12芯,更通过三维光路折叠技术将光信号传输路径缩短30%,明显降低了800G/1.6T光模块内部的串扰与损耗。实验数据显示,采用该技术的多芯MT-FA组件在400G速率下插入损耗可控制在0.2dB以内,回波损耗优于-55dB,且在85℃高温环境中连续运行1000小时后,通道间功率偏差仍小于0.5dB,充分满足AI训练集群对光链路长期稳定性的严苛要求。上海三维光子芯片多芯MT-FA光传输技术

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