在工藝實(shí)現(xiàn)層面，三維光子耦合方案對(duì)制造精度提出了嚴(yán)苛要求。光纖陣列的V槽基片需采用納米級(jí)光刻與離子束刻蝕技術(shù)，確保光纖間距公差控制在±0.5μm以內(nèi)，以匹配光芯片波導(dǎo)的排布密度。同時(shí)，反射鏡陣列的制備需結(jié)合三維激光直寫與反應(yīng)離子刻蝕，在硅基或鈮酸鋰基底上構(gòu)建曲率半徑小于50μm的微型反射面，并通過(guò)原子層沉積技術(shù)鍍制高反射率金屬膜層，使反射效率達(dá)99.5%以上。耦合過(guò)程中，需利用六軸位移臺(tái)與高精度視覺定位系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)光纖陣列與反射鏡陣列的亞微米級(jí)對(duì)準(zhǔn)，并通過(guò)環(huán)氧樹脂低溫固化工藝確保長(zhǎng)期穩(wěn)定性。測(cè)試數(shù)據(jù)顯示，采用該方案的光模塊在40℃高溫環(huán)境下連續(xù)運(yùn)行2000小時(shí)后，插入損耗波動(dòng)低于0.1dB，回波損耗穩(wěn)定在60dB以上，充分驗(yàn)證了三維耦合方案在嚴(yán)苛環(huán)境下的可靠性。隨著空分復(fù)用（SDM）技術(shù)的成熟，三維光子耦合方案將成為構(gòu)建T比特級(jí)光互聯(lián)系統(tǒng)的重要基礎(chǔ)。Lightmatter與格芯合作，利用Fotonix平臺(tái)推進(jìn)三維光子互連芯片量產(chǎn)。云南三維光子芯片多芯MT-FA光連接方案

三維設(shè)計(jì)能夠充分利用垂直空間，允許元件在不同層面上堆疊，從而極大地提高了單位面積內(nèi)的元件數(shù)量。這種垂直集成不僅減少了元件之間的距離，還能夠簡(jiǎn)化布線路徑，降低信號(hào)損耗，提升整體性能。光子元件工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生熱量，而良好的散熱對(duì)于保持設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。三維設(shè)計(jì)可以通過(guò)合理規(guī)劃熱源位置，引入冷卻結(jié)構(gòu)（如微流道或熱管），有效改善散熱效果，確保設(shè)備長(zhǎng)期可靠運(yùn)行。三維設(shè)計(jì)工具支持復(fù)雜的幾何建模，可以模擬和分析各種形狀的元件及其相互作用。這為設(shè)計(jì)人員提供了更多創(chuàng)新的可能性，比如利用非平面波導(dǎo)來(lái)優(yōu)化信號(hào)傳輸路徑，或者通過(guò)特殊結(jié)構(gòu)減少反射和干擾。昆明三維光子芯片與多芯MT-FA光接口三維光子互連芯片與光模塊協(xié)同優(yōu)化，進(jìn)一步降低整體系統(tǒng)的能耗水平。

高性能多芯MT-FA光組件的三維集成方案通過(guò)突破傳統(tǒng)二維平面布局的物理限制，實(shí)現(xiàn)了光信號(hào)傳輸密度與系統(tǒng)可靠性的雙重提升。該方案以多芯光纖陣列（Multi-FiberTerminationFiberArray）為重要載體，通過(guò)精密研磨工藝將光纖端面加工成特定角度，結(jié)合低損耗MT插芯實(shí)現(xiàn)端面全反射，使多路光信號(hào)在毫米級(jí)空間內(nèi)完成并行傳輸。與傳統(tǒng)二維布局相比，三維集成技術(shù)通過(guò)層間耦合器將不同波導(dǎo)層的光信號(hào)進(jìn)行垂直互聯(lián)，例如采用倏逝波耦合器或3D波導(dǎo)耦合器實(shí)現(xiàn)層間光場(chǎng)的高效轉(zhuǎn)換，明顯提升了單位面積內(nèi)的通道數(shù)量。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，采用三維堆疊技術(shù)的MT-FA組件可在800G光模塊中實(shí)現(xiàn)12通道并行傳輸，通道間距壓縮至0.25mm，較傳統(tǒng)方案提升40%的集成度。同時(shí)，通過(guò)飛秒激光直寫技術(shù)對(duì)玻璃基板進(jìn)行三維微納加工，可精確控制V槽（V-Groove）的深度與角度公差，確保多芯光纖的定位精度優(yōu)于±0.5μm，從而降低插入損耗至0.2dB以下，滿足AI算力集群對(duì)長(zhǎng)距離、高負(fù)荷數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性要求。

隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，芯片作為數(shù)據(jù)處理和傳輸?shù)闹饕考湫阅懿粩嗵嵘瑫r(shí)也面臨著諸多挑戰(zhàn)。其中，信號(hào)串?dāng)_問題一直是制約芯片性能提升的關(guān)鍵因素之一。傳統(tǒng)芯片在高頻信號(hào)傳輸時(shí)，由于電磁耦合和物理布局的限制，容易出現(xiàn)信號(hào)串?dāng)_，導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量下降、誤碼率增加等問題。而三維光子互連芯片作為一種新興技術(shù)，通過(guò)利用光子作為信息載體，在三維空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)光信號(hào)的傳輸和處理，為克服信號(hào)串?dāng)_問題提供了新的解決方案。在傳統(tǒng)芯片中，信號(hào)串?dāng)_主要由電磁耦合和物理布局引起。當(dāng)多個(gè)信號(hào)線或元件在空間上接近時(shí)，它們之間會(huì)產(chǎn)生電磁感應(yīng)，導(dǎo)致一個(gè)信號(hào)線上的信號(hào)對(duì)另一個(gè)信號(hào)線產(chǎn)生干擾，這就是信號(hào)串?dāng)_。此外，由于芯片面積有限，元件和信號(hào)線的布局往往非常緊湊，進(jìn)一步加劇了信號(hào)串?dāng)_問題。信號(hào)串?dāng)_不僅會(huì)影響數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性和可靠性，還會(huì)增加系統(tǒng)的功耗和噪聲，限制芯片的整體性能。三維光子互連芯片的光子傳輸技術(shù)，還具備高度的靈活性，能夠適應(yīng)不同應(yīng)用場(chǎng)景的需求。

該標(biāo)準(zhǔn)的演進(jìn)正推動(dòng)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(jí)薄化、臨時(shí)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(duì)準(zhǔn)。對(duì)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(hào)完整性達(dá)到硅基方案的90%以上。在系統(tǒng)級(jí)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(guò)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(shí)將系統(tǒng)級(jí)功耗降低40%。值得關(guān)注的是，標(biāo)準(zhǔn)還納入了可靠性測(cè)試條款，包括-40℃至125℃溫度循環(huán)下的1000次熱沖擊測(cè)試、85%RH濕度環(huán)境下的1000小時(shí)穩(wěn)態(tài)試驗(yàn)，確保三維互連結(jié)構(gòu)在數(shù)據(jù)中心長(zhǎng)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(wàn)億級(jí)，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。三維光子互連芯片憑借低功耗特性，成為綠色數(shù)據(jù)中心建設(shè)的關(guān)鍵組件。昆明三維光子芯片與多芯MT-FA光接口

三維光子互連芯片通過(guò)優(yōu)化光路設(shè)計(jì)，減少信號(hào)串?dāng)_以提升傳輸質(zhì)量。云南三維光子芯片多芯MT-FA光連接方案

三維光子互連方案的重要優(yōu)勢(shì)在于通過(guò)立體光波導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)光信號(hào)的三維空間傳輸，突破傳統(tǒng)二維平面的物理限制。多芯MT-FA在此架構(gòu)中作為關(guān)鍵接口，通過(guò)垂直耦合器將不同層的光子器件（如調(diào)制器、濾波器、光電探測(cè)器）連接，形成三維光互連網(wǎng)絡(luò)。該網(wǎng)絡(luò)可根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸需求動(dòng)態(tài)調(diào)整光路徑，減少信號(hào)反射與散射損耗，同時(shí)通過(guò)波分復(fù)用、時(shí)分復(fù)用及偏振復(fù)用技術(shù)，進(jìn)一步提升傳輸帶寬與安全性。例如，在AI集群的光互連場(chǎng)景中，MT-FA可支持80通道并行傳輸，單通道速率達(dá)10Gbps，總帶寬密度達(dá)5.3Tb/s/mm2，單位面積數(shù)據(jù)傳輸能力較傳統(tǒng)方案提升一個(gè)數(shù)量級(jí)。此外，三維光子互連通過(guò)光子器件的垂直堆疊設(shè)計(jì)，明顯縮短光信號(hào)傳輸距離，降低傳輸延遲（接近光速），并減少電子互連產(chǎn)生的熱量，使系統(tǒng)功耗降低30%以上。這種高密度、低延遲、低功耗的特性，使基于多芯MT-FA的三維光子互連方案成為AI計(jì)算、高性能計(jì)算及6G通信等領(lǐng)域突破內(nèi)存墻速度墻的關(guān)鍵技術(shù)，為未來(lái)全光計(jì)算架構(gòu)的規(guī)模化應(yīng)用奠定了物理基礎(chǔ)。云南三維光子芯片多芯MT-FA光連接方案