3D光电子集成技术取得新突破

类别:业界动态  出处:网络整理  发布于:2025-03-25 10:48:52 | 399 次阅读

  根据中国电子报报道,哥伦比亚大学研究团队的一项关于三维(3D)光电子集成技术的研究成果在国际学术期刊《自然光子学》(Nature Photonics)上在线发表,该研究通过80通道的三维集成验证了光子芯片在AI计算中的潜力。

  硅光子技术可将光学元件集成于单一芯片。论文指出,此前研究已实现单芯片64通道系统(发射端240 fJ/比特),但接收端能耗超过1000 fJ/比特,且二维平面布局限制了密度。三维集成通过分离光子芯片与先进CMOS电子芯片,突破了上述限制。不过,现有3D集成方案通道数不足8个,且键合间距远大于器件尺寸。
  在此次研究中,仅为0.3 mm?的芯片面积上集成了80个光子发射器与接收器,其3D集成通道数量较此前提升了一个数量级。由此实现了高带宽(800 Gb/s)与高密度(5.3 Tb/s/mm?)的3D通道。据介绍,在收发器组装中,光子芯片通过美国集成光子制造研究所(AIM Photonics)定制工艺制造,电子芯片采用了台积电28nm CMOS工艺。键合工艺结合了铜锡凸点与热压键合技术。
  值得关注的是,该架构兼容商用12英寸(300mm)晶圆CMOS工艺,具备大规模生产潜力。此类超高效、高带宽的数据链路有望消除分布式计算节点间的带宽瓶颈,支持未来AI计算硬件的扩展。
  光作为通信介质,能以极低能耗传输海量数据,为突破当前计算能力极限提供了可能。光互联技术利用光子传输数据替代传统电信号,正深刻重塑芯片产业的架构与性能边界。目前,光互联正从“技术实验”迈向“产业支柱”,其高带宽、低功耗特性将重塑芯片设计范式。而随着3D集成、硅光子和先进封装技术的协同突破,未来十年光互联有望成为高性能计算、AI及6G通信的底层标配,驱动芯片产业进入“光子时代”。
关键词:3D光电子

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