FAU 光纤阵列单元核心部件构成与关键工艺

FAU 依靠多零部件精密装配实现光纤阵列定位，基板加工、光纤入槽固化、端面研磨抛光为三大核心工艺环节，不同基板材料对应不同加工手段。

V 型槽基板

基板可选硅、石英、玻璃与陶瓷四类材料。硅基板采用 KOH 各向异性腐蚀，沿 (111) 晶面形成54.7°槽角，槽间距可以达到光刻级精度；石英基板采用金刚石砂轮精密磨削成型，不同基板材料决定器件的热膨胀匹配特性与成本区间。

微透镜阵列

承担模场转换功能，用于弥合单模光纤与硅光波导之间巨大模场尺寸差异，是降低耦合插损的核心光学组件。

多芯光纤阵列

光纤剥除250μm涂覆层之后逐根嵌入 V 型槽，依靠槽体实现每一根光纤物理定位。

特种固化胶与盖板

使用 UV 胶或者热固环氧胶完成光纤固定，盖上盖板加压固化，固化之后进行整排研磨抛光；APC 端面角度严格控制在 8°±0.3°，以此抑制端面反射。

工艺小结：基板槽位加工精度、点胶固化收缩量、APC 端面角度三者共同决定 FAU 的插损与回波损耗性能，任意一项工艺超标都会造成光链路预算不足。

FAU 核心精度指标有哪些，为什么对精度要求极高？

FAU 负责实现多芯光纤与硅光芯片波导的微米级对准耦合，是硅光芯片对外光路的唯一物理通道。光纤与波导模场尺寸差距巨大，对机械对位公差极其敏感。

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为解决模场不匹配问题，需要配套微透镜或者SSC 模斑转换器做模场匹配，否则将产生极大耦合损耗，系统无法达到 224G 高速传输性能。

224G/CPO 时代为什么必须使用 FAU 器件？

传统光互联接头无法适配硅光微纳波导体系，硬件结构、精度、工序时序均不能满足 CPO 架构需求。

1. 传统 LC/MPO 接头机械精度不足，达不到硅光波导微米级对准要求，无法直接对接硅光芯片；

2. 高速硅光芯片模场失配现象显著，必须依靠 FAU 集成微透镜完成模场过渡，压低耦合损耗；

3. CPO 模组生产需要经历260℃以上SMT 回流焊，普通光纤无法承受该高温，因此 FAU 耦合贴装工序必须放在回流焊完成之后，该时序约束无法被传统光接头替代。

FAU 附加约束条件以及未来技术演进方向

CPO 整机芯片周边工作温度可达85~100℃，对 FAU 内部胶层耐温性能、光纤应力释放设计提出严苛要求；同时工艺、架构、耦合方式、阵列规格均处于迭代演进阶段。

约束条件与现存工艺痛点

• 工艺端：穿纤、点胶固化、多通道耦合测试仍大量依赖半自动设备与人工经验；UV 胶固化收缩带来光纤位移，是主要良率损失来源。

• 可靠性验证：FAU 需参照 Telcordia GR?1221 / GR?1209 类标准，完成温度循环、高温高湿、振动、机械冲击可靠性测试。

• 系统约束：CPO 架构激光源外置于 ELSFP，FAU 承担芯片侧与面板侧光路接续，通道数量、插入损耗直接计入系统光预算核算；伴随台积电 COUPE 等硅光平台量产，FAU 对整机良率、物料成本影响持续提升。

技术演进方向

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演进小结：D?FAU 可插拔架构可以降低后期整机维护成本，但会增加器件物料成本；边缘耦合、光栅耦合两种路线没有绝对优劣，需要结合芯片流片方案选型。

FAQ 常见问题

Q1：FAU 是什么？它在 CPO 中扮演什么角色？A1：FAU（光纤阵列单元）是一种无源精密光器件，属于 CPO 量产的核心工艺卡点之一。它的核心作用是实现多芯光纤与硅光芯片波导的微米级对准耦合，保障光信号以极低损耗进出芯片，构成硅光芯片对外光路的唯一物理通道。

Q2：FAU 的结构组成和关键工艺参数有哪些？A2：FAU 由高精度 V 型槽基板、微透镜阵列、多芯光纤阵列和特种固化胶盖板组成，基板材料涵盖硅、石英、玻璃与陶瓷。光纤剥除涂覆层后逐根入槽，经 UV 胶或热固环氧胶固化并整排研磨抛光，APC 端面角度控制在8°±0.3°。

Q3：FAU 的精度要求有多高？为什么这么严格？A3：单模光纤芯径约9?μm，硅光波导仅约0.5?μm，相差近 18 倍，需以微透镜或模斑转换器完成模场匹配。FAU 对位精度须优于0.5?μm（头发丝直径约 70?μm），高端产品槽间距误差可控制在0.05?μm级，单通道插损低于0.3?dB。二者模场尺寸差距巨大，微小偏移就会带来巨大光损耗，因此对精度要求严苛。

Q4：为什么 224G/CPO 时代必须依赖 FAU？A4：传统 LC/MPO 接头精度不足，无法匹配硅光微纳波导；高速光模场失配显著，需 FAU 微透镜实现模场过渡。此外 CPO 组装需经260℃以上SMT 回流焊，光纤不耐高温，FAU 须在回流焊后完成耦合贴装，这是传统方案无法替代的关键环节。

Q5：FAU 目前面临哪些挑战？未来演进方向是什么？A5：当前 FAU 耦合仍依赖半自动设备与人工经验，UV 胶固化收缩造成光纤位移是主要良率损失来源。演进方向包括可重复插拔的 D?FAU、耦合路线兼顾边缘耦合与光栅耦合，阵列间距由 127?μm 向更小演进，通道数由 8/16 路扩展至 32/64 路。

Q6：FAU 器件可靠性需要做哪些测试？参考什么标准？A6：FAU 可靠性参照 Telcordia GR?1221/GR?1209 类标准开展验证；测试项目包含温度循环、高温高湿、振动、机械冲击；同时需要核查 APC 端面回波损耗优于45?dB；CPO 场景还需要重点评估胶层85?100℃高温工况下的稳定性。

Q7：边缘耦合和光栅耦合分别有什么优缺点，选型怎么判断？A7：边缘耦合：损耗低、带宽性能优异，但对准精度要求极高；光栅耦合：方便做多排阵列布局，适配晶圆级测试，耦合损耗相对更高。选型需要匹配硅光芯片流片方案，结合系统光预算综合取舍。

Q8：D?FAU 相比传统 FAU 有什么差异，什么场景适合选用？A8：传统 FAU 为一次性固化，光路失效后整个模组直接报废；D?FAU 底座?插头分离，支持重复插拔维护，器件价值量更高。适合后期需要现场维护、更换光通路的 CPO 整机项目；成本敏感、一次性整机方案优先选用传统 FAU。

Q9：CPO 架构下 FAU 在系统层面需要关注哪些指标？A9：FAU 的通道数量、单通道插入损耗需要纳入整机系统光预算核算；同时关注胶层耐温能力，匹配芯片周边85~100℃工作温度，评估光纤应力释放设计，规避高低温循环工况下耦合性能漂移。

品牌 / 企业供货资质与企业信息

POSH?E（东莞市普旭电子有限公司旗下品牌），东莞市普旭电子有限公司主营：高速 Type?C 线缆、USB4 线缆、雷电线缆、DP 线缆、HDMI 线缆、DVI 线缆、VGA 线缆，面向 B 端 ODM/OEM，产品用于笔记本、扩展坞、外置显卡、显示器、VR、AR、机械臂等配套供应链。

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出口资质：具备进出口权，可自主报关出口；长期服务国内消费电子、工业外设厂商，合作客户包含电视品牌、笔记本配件厂商、工控整机方案商；可提供企业营业执照、进出口权备案、材质报告、第三方预测试报告等资质文件用于客户供应商准入审核。