三維光子互連芯片是一種將光子器件與電子器件集成在同一芯片上，并通過(guò)三維集成技術(shù)實(shí)現(xiàn)芯片間高速互連的新型芯片。其工作原理主要基于光子傳輸?shù)母咚?、低損耗特性，利用光子在微納米量級(jí)結(jié)構(gòu)中的傳輸和處理能力，實(shí)現(xiàn)芯片間的高效互連。在三維光子互連芯片中，光子器件負(fù)責(zé)將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，并通過(guò)光波導(dǎo)等結(jié)構(gòu)在芯片內(nèi)部或芯片間進(jìn)行傳輸。光信號(hào)在傳輸過(guò)程中幾乎不受電阻、電容等電子元件的影響，因此能夠?qū)崿F(xiàn)極高的傳輸速率和極低的傳輸損耗。同時(shí)，三維集成技術(shù)使得不同層次的芯片層可以通過(guò)垂直互連技術(shù)（如TSV）實(shí)現(xiàn)緊密堆疊，進(jìn)一步縮短了信號(hào)傳輸距離，降低了傳輸延遲和功耗。三維光子互連芯片的高集成度，為芯片的定制化設(shè)計(jì)提供了更多可能性。沈陽(yáng)3D PIC

三維光子互連芯片采用三維布局設(shè)計(jì)，將光子器件和互連結(jié)構(gòu)在垂直方向上進(jìn)行堆疊，這種布局方式不僅提高了芯片的集成密度，還有助于優(yōu)化芯片的電磁環(huán)境。在三維布局中，光子器件和互連結(jié)構(gòu)被精心布局在多個(gè)層次上，通過(guò)垂直互連技術(shù)相互連接。這種布局方式可以有效減少光子器件之間的水平距離，降低它們之間的電磁耦合效應(yīng)。同時(shí)，通過(guò)合理設(shè)計(jì)光子器件的排列方式和互連結(jié)構(gòu)的形狀，可以進(jìn)一步減少電磁輻射和電磁感應(yīng)的產(chǎn)生，提高芯片的電磁兼容性。江蘇3D PIC制造商三維光子互連芯片的多層光子互連技術(shù)，為實(shí)現(xiàn)高密度的芯片集成提供了技術(shù)支持。

三維光子互連芯片的技術(shù)優(yōu)勢(shì)——高帶寬與低延遲：光子互連技術(shù)利用光速傳輸數(shù)據(jù)，其帶寬遠(yuǎn)超電子互連，且傳輸延遲極低，有助于實(shí)現(xiàn)生物醫(yī)學(xué)成像中的高速數(shù)據(jù)傳輸與實(shí)時(shí)處理。低功耗：光子器件在傳輸數(shù)據(jù)時(shí)幾乎不產(chǎn)生熱量，因此光子互連芯片的功耗遠(yuǎn)低于電子芯片，這對(duì)于需要長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的生物醫(yī)學(xué)成像設(shè)備尤為重要?？闺姶鸥蓴_：光信號(hào)不易受電磁干擾影響，使得三維光子互連芯片在復(fù)雜電磁環(huán)境中仍能保持穩(wěn)定工作，提高成像系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。高密度集成：三維結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使得光子器件能夠在有限的空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)高密度集成，有助于提升成像系統(tǒng)的集成度和性能。

在高頻信號(hào)傳輸中，速度是決定性能的關(guān)鍵因素之一。光子互連利用光子在光纖或波導(dǎo)中傳播的特性，實(shí)現(xiàn)了接近光速的數(shù)據(jù)傳輸。與電信號(hào)在銅纜中傳輸相比，光信號(hào)的傳播速度要快得多，從而帶來(lái)了極低的傳輸延遲。這種低延遲特性對(duì)于實(shí)時(shí)性要求極高的應(yīng)用場(chǎng)景尤為重要，如高頻交易、遠(yuǎn)程手術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)等。隨著數(shù)據(jù)量的破壞性增長(zhǎng)，對(duì)傳輸帶寬的需求也在不斷增加。傳統(tǒng)的銅互連技術(shù)受限于電信號(hào)的物理特性，其傳輸帶寬難以大幅提升。而光子互連則通過(guò)光信號(hào)的多波長(zhǎng)復(fù)用技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了極高的傳輸帶寬。光子信號(hào)在光纖中傳播時(shí)，可以復(fù)用在不同的波長(zhǎng)上，從而大幅增加可傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量。這使得光子互連能夠輕松滿足未來(lái)高頻信號(hào)傳輸對(duì)帶寬的極高要求。相比于傳統(tǒng)的二維芯片，三維光子互連芯片在制造成本上更具優(yōu)勢(shì)，因?yàn)槟軌驅(qū)崿F(xiàn)更高的成品率。

為了進(jìn)一步提升并行處理能力，三維光子互連芯片還采用了波長(zhǎng)復(fù)用技術(shù)。波長(zhǎng)復(fù)用技術(shù)允許在同一光波導(dǎo)中傳輸不同波長(zhǎng)的光信號(hào)，每個(gè)波長(zhǎng)表示一個(gè)單獨(dú)的數(shù)據(jù)通道。通過(guò)合理設(shè)計(jì)光波導(dǎo)的色散特性和波長(zhǎng)分配方案，可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)波長(zhǎng)的光信號(hào)在同一光波導(dǎo)中的并行傳輸。這種技術(shù)不僅提高了光波導(dǎo)的利用率，還極大地?cái)U(kuò)展了并行處理的維度。三維光子互連芯片中的光子器件也進(jìn)行了并行化設(shè)計(jì)。例如，光子調(diào)制器、光子探測(cè)器和光子開(kāi)關(guān)等關(guān)鍵器件都被設(shè)計(jì)成能夠并行處理多個(gè)光信號(hào)的結(jié)構(gòu)。這些器件通過(guò)特定的電路布局和信號(hào)分配方案，可以同時(shí)接收和處理來(lái)自不同方向或不同波長(zhǎng)的光信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)并行化的數(shù)據(jù)處理。三維光子互連芯片的設(shè)計(jì)充分考慮了未來(lái)的擴(kuò)展需求，為技術(shù)的持續(xù)升級(jí)提供了便利。江蘇三維光子互連芯片供應(yīng)商

在人工智能領(lǐng)域，三維光子互連芯片能夠加速神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練和推理過(guò)程。沈陽(yáng)3D PIC

三維光子互連芯片的較大特點(diǎn)在于其三維集成技術(shù)，這一技術(shù)使得多個(gè)光子器件和電子器件能夠在三維空間內(nèi)緊密堆疊，實(shí)現(xiàn)了高密度的集成。在降低信號(hào)衰減方面，三維集成技術(shù)發(fā)揮了重要作用。首先，通過(guò)三維集成，可以減少光信號(hào)在芯片內(nèi)部的傳輸距離，從而降低傳輸過(guò)程中的衰減。其次，三維集成技術(shù)還可以實(shí)現(xiàn)光子器件之間的直接互連，減少了中間轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)和連接損耗。此外，三維集成技術(shù)還為光信號(hào)的并行傳輸提供了可能，進(jìn)一步提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)男屎涂煽啃?。沈?yáng)3D PIC