Corning Glass Bridge per la CPO: come l'accoppiamento passivo da fibra a PIC potrebbe cambiare il packaging ottico

L'ottica co-package posiziona i motori ottici vicino agli ASIC switch, alle GPU o ad altri processori a larghezza di banda elevata, accorciando il percorso elettrico tra il silicio di elaborazione e l'interfaccia ottica. Questa più stretta integrazione sposta gran parte del carico dell’imballaggio sul collegamento delle fibre, sull’allineamento ottico, sulla tolleranza meccanica, sul controllo termico e sulla ripetibilità della produzione.

Corning GlassBridge affronta una parte di questa sfida: collegare le fibre ottiche esterne a un circuito integrato fotonico. Non sostituisce il motore ottico completo o le altre funzioni ottiche, elettroniche, termiche e di confezionamento del modulo. Il suo significato risiede nell'utilizzo di guide d'onda in vetro realizzate con wafer, allineamento passivo e un'interfaccia di contatto fisico rimovibile per eseguire la connessione fibra-PIC in modo diverso da un'unità array di fibre convenzionali.

Corning Glass Bridgeè una piattaforma di connettori Fiber-to-PIC staccabile basata su wafer che utilizza guide d'onda in vetro a scambio ionico e allineamento meccanico passivo per collegare le fibre esterne a un circuito integrato fotonico. È destinato ad architetture NPO, CPO e moduli fotonici ad alta densità anziché funzionare come un motore ottico completo o una soluzione data center.

Un circuito integrato fotonico può generare, modulare, instradare, ricevere o elaborare segnali ottici, ma necessita comunque di un'interfaccia fisica con le fibre che trasportano tali segnali all'esterno del pacchetto. Ciascun canale in fibra deve essere posizionato rispetto alla corrispondente struttura ottica sul PIC mantenendo una perdita di accoppiamento accettabile.

Questo ruolo è tradizionalmente svolto da una Fiber Array Unit, o FAU. Una FAU convenzionale dispone le fibre in posizioni controllate, comunemente attraverso strutture con scanalature a V di precisione. A seconda dell'architettura di accoppiamento, può funzionare anche con lenti, facce in fibra lucida o altri elementi microottici.

GlassBridge e una FAU tradizionale si sovrappongono quindi a livello funzionale. Le differenze principali riguardano il modo in cui vengono formati i percorsi ottici, il modo in cui viene ottenuto l'allineamento finale, il modo in cui l'interfaccia viene fissata o riaccoppiata e il modo in cui il progetto si ridimensiona all'aumentare del numero di canali.

Architettura di connessione Fibra-PIC

GlassBridge non deve essere trattato come un altro nome per GlassWorks AI.

Corning lanciatoIA di GlassWorksnel marzo 2025 come portafoglio più ampio per infrastrutture di data center ad alta densità di intelligenza artificiale. Include fibra, cavo, hardware di connettività, pianificazione della rete, progettazione e supporto per l'implementazione.

GlassBridge occupa una posizione tecnica più ristretta. Fornisce un'interfaccia compatta tra la fibra esterna e il bordo PIC, mentre il sistema CPO più ampio richiede ancora chip fotonici ed elettronici, motori ottici, substrati, gestione termica, erogazione di potenza, cablaggi in fibra e connettività a livello di sistema.

In un'architettura CPO, i motori ottici operano vicino al dispositivo di elaborazione principale anziché su un'interfaccia collegabile distante. Ciò aumenta la densità di integrazione ma colloca la connessione in fibra all'interno di un pacchetto compatto in cui le tolleranze ottiche, meccaniche e termiche devono essere gestite insieme.

La sfida non è semplicemente avvicinare la fibra al chip. La modalità ottica che lascia la fibra deve sovrapporsi sufficientemente con l'accoppiatore o la guida d'onda sul PIC. Piccoli cambiamenti di posizione o angolari possono alterare le prestazioni di accoppiamento.

Una FAU convenzionale controlla il passo della fibra, la posizione del nucleo della fibra e la geometria della faccia finale. Durante il collegamento finale, deve essere posizionato rispetto al PIC o al motore ottico.

La stessa FAU è passiva, ma l'installazione può essere utilizzataallineamento attivo. La luce viene lanciata o monitorata mentre il gruppo di fibre viene spostato su più assi. Quando viene trovata una posizione ottica accettabile, il gruppo viene fissato, spesso mediante incollaggio e polimerizzazione adesivi.

Questo metodo è tecnicamente maturo, ma il risultato finale dipende da diverse parti prodotte separatamente. La posizione della fibra, le dimensioni della scanalatura a V, il posizionamento del truciolo, lo spessore dell'adesivo, la planarità della confezione e la precisione dell'attrezzatura di allineamento possono tutti influenzare l'accoppiamento.

L'allineamento attivo richiede feedback ottico, controllo preciso del movimento e una soglia di accettazione definita. Negli assiemi multicanale, la posizione che ottimizza un canale potrebbe non produrre risultati identici su tutti i canali.

L'allineamento tradizionale viene talvolta descritto come un'operazione su scala di minuti, mentre la connessione passiva viene presentata come un passaggio su scala di secondi. Queste cifre non sono parametri di riferimento universali. Il tempo di ciclo effettivo dipende dal numero di canali, dalla geometria del giunto, dall'automazione, dall'indurimento, dall'ispezione e dalla rilavorazione.

La distinzione più attendibile è:

• L'allineamento attivo regola l'interfaccia completata tramite feedback ottico in tempo reale.

• L'allineamento passivo si basa su percorsi ottici fabbricati e riferimenti meccanici.

Trasferire la precisione in un elemento di vetro fabbricato con wafer può ridurre le regolazioni ripetute nell'assemblaggio finale, ma non elimina la necessità di precisione dal processo di produzione più ampio.

Flusso di lavoro di allineamento attivo e allineamento passivo

La piattaforma COUPE di TSMC, o Compact Universal Photonic Engine, integra un circuito integrato elettronico e un circuito integrato fotonico all'interno di una struttura compatta di motore fotonico. Supporta sia configurazioni con accoppiatore a griglia che con accoppiatore a bordo e può essere integrato con un ASIC host.

Un diagramma COUPE comunemente mostrato etichetta l'EIC come un dispositivo da 6 nm e il PIC come un dispositivo SOI da 65 nm. Questi nodi di processo illustrano il livello di integrazione eterogeneo del pacchetto, ma non definiscono direttamente la tolleranza di allineamento Fiber-to-PIC.

La tolleranza ottica è determinata dalla modalità della fibra, dal design dell'accoppiatore PIC, dalla geometria della guida d'onda, dallo stack del package, dal comportamento termico e dalla variazione di perdita accettabile, non solo dal nodo del processo del semiconduttore.

Le FAU tradizionali e GlassBridge gestiscono la stessa interfaccia Fiber-to-PIC attraverso diversi approcci di allineamento, fissaggio e produzione.

FAU tradizionale contro GlassBridge

GlassBridge utilizza guide d'onda a scambio ionico formate all'interno di un elemento di vetro. I relativi percorsi ottici vengono stabiliti durante la lavorazione dei wafer anziché essere creati solo attraverso il posizionamento finale della fibra.

I riferimenti meccanici individuano quindi il connettore relativo all'interfaccia PIC. Ciò consente all'attacco finale di fare più affidamento sulla geometria ripetibile e meno sull'ottimizzazione ottica dal vivo.

L'allineamento passivo non significa che la precisione dell'allineamento non sia più importante. La precisione rimane necessaria nella fabbricazione delle guide d'onda, nella produzione delle ferrule, nel posizionamento degli accoppiatori PIC, nella geometria dei connettori, nelle superfici di riferimento del package e nell'assemblaggio finale.

Una FAU tradizionale viene comunemente incollata dopo l'allineamento. Una volta indurito l'adesivo, la rimozione potrebbe risultare difficile.

GlassBridge utilizza una struttura di contatto fisico riparabile basata su un formato di ghiera TMT standard. L'attuale design di Corning specifica una ghiera TMT con un foro da 125 μm e presenta l'interfaccia come staccabile.

Ciò può supportare assemblaggi, test, rilavorazioni e sostituzioni più flessibili. Non dimostra automaticamente una durata di servizio specifica o una riduzione dei costi di manutenzione. La ripetibilità del riaccoppiamento, la contaminazione, la ritenzione, le vibrazioni e la stabilità termica richiedono ancora una validazione.

Una FAU tradizionale può ottenere un posizionamento preciso della fibra, ma l'interfaccia completa include ancora diversi fattori di tolleranza, tra cui la posizione del nucleo della fibra, la precisione della scanalatura a V, il posizionamento del truciolo, lo spessore dell'adesivo, le superfici di montaggio e l'allineamento finale.

GlassBridge sposta parte di questo problema nella lavorazione del vetro basata su wafer. È possibile formare più canali di guida d'onda l'uno rispetto all'altro all'interno della stessa sequenza di produzione.

La lavorazione dei wafer non elimina la tolleranza. Cambia dove la tolleranza viene generata e controllata. L'uniformità della guida d'onda, le dimensioni del vetro, l'adattamento della ghiera, il posizionamento del PIC, la qualità della superficie e i riferimenti del contenitore rimangono importanti.

Nel suoBrochure GlassBridge di marzo 2026, i rapporti Corning lo hanno dimostratoAccoppiamento fibra-PIC in banda O da 1,5 dB.

Il risultato è tecnicamente rilevante, ma non dovrebbe essere trattato come una garanzia universale. Il materiale pubblicato non definisce una distribuzione completa della produzione, un conteggio dei campioni, una variazione del canale, un risultato di invecchiamento o un limite massimo di accettazione.

Inoltre, non dimostra una perdita inferiore a quella di ogni FAU. Le prestazioni della FAU variano in base al tipo di fibra, all'accoppiatore PIC, alla conversione del campo modalità, alla lunghezza d'onda, alla lucidatura e alla qualità dell'allineamento.

Una guida d'onda ottica confina la luce all'interno di una regione con un profilo di indice di rifrazione controllato. In un processo di scambio ionico, gli ioni mobili in aree selezionate del vetro vengono sostituiti da altri ioni, modificando l'indice di rifrazione locale e formando un percorso che guida la luce.

Una revisione del 2021 pubblicata sulla rivista peer-reviewedScienze applicatetraccia le guide d'onda in vetro a scambio ionico fino ai primi anni '70 e documenta il loro lungo utilizzo nei circuiti fotonici planari, nelle telecomunicazioni e nel rilevamento ottico.

Questa distinzione è importante:

• Viene stabilita la fisica della guida d'onda in vetro a scambio ionico.

• Un connettore Fiber-to-PIC staccabile e ad alta densità che utilizza tale tecnologia è un'applicazione di packaging più recente.

Guida d'onda IOX e conversione del tono

La guida d'onda in vetro può instradare la luce tra diversi passi del canale. Ciò è utile perché il passo preferito del connettore esterno può differire dal passo ottico della linea costiera sul PIC.

Corning elenca esempi di tiri PIC di:

• 40 μm;

• 80 μm;

• 127 μm;

• 165 μm.

L’attuale piattaforma pubblica inoltre le seguenti caratteristiche:

Si tratta di caratteristiche del prodotto pubblicate piuttosto che di specifiche universali per ogni futura implementazione.

Un Through-Glass Via è un'apertura di precisione attraverso un substrato di vetro che può essere metallizzato per instradare un collegamento elettrico da un lato all'altro.

Quella di Corningpiattaforma di vetro semiconduttorepresenta i TGV come un metodo per instradare i collegamenti elettrici attraverso il vetro.

Le guide d'onda IOX e i TGV svolgono diverse funzioni:

Ruoli Funzionali IOX, GlassBridge e TGV

Corning ha capacità documentate nelle guide d'onda a scambio ionico, wafer di vetro, array di fibre, connettività ottica e strutture TGV. Queste capacità sono complementari perché i pacchetti fotonici avanzati richiedono l’interconnessione sia ottica che elettrica.

Tuttavia, ciò non prova che ogni configurazione GlassBridge combini già guide d'onda IOX e TGV sullo stesso substrato commerciale.

L’opportunità più ampia è che Corning può avvicinarsi al packaging fotonico attraverso diverse funzionalità correlate piuttosto che attraverso un solo connettore. La combinazione esatta dipenderà dal PIC, dal pacchetto, dalla piattaforma della fonderia e dall'architettura del cliente.

GlassBridge potrebbe sostituire un'interfaccia basata su FAU laddove soddisfi il numero di canali, il passo, la geometria di accoppiamento, il budget di perdita, il processo di pacchetto, l'affidabilità e il costo richiesti.

Ciò non significa che tutte le applicazioni FAU migreranno su GlassBridge.

Nel maggio 2025, Corning ha annunciato di essere diventato un fornitore qualificato per l'infrastruttura ottica utilizzata con il sistema Bailly CPO di Broadcom. ILAnnuncio di Broadcom Baillydescrive cablaggi in fibra contenenti FAU che collegano le fibre ai motori ottici silicio-fotonici.

Ciò dimostra che le FAU avanzate rimangono rilevanti negli attuali sistemi CPO. GlassBridge e FAU hanno quindi maggiori probabilità di coesistere su architetture diverse piuttosto che seguire un ciclo di sostituzione immediato a livello di settore.

L'adozione dipende anche da:

• ripetibilità dell'allineamento passivo;

• uniformità del canale;

• resa del processo wafer;

• stabilità del riaccoppiamento;

• controllo della contaminazione;

• Compatibilità PIC;

• ispezione e rilavorazione;

• scalabilità della produzione;

• costo totale;

• qualificazione del cliente.

Nessun singolo valore di perdita di accoppiamento può determinare l’adozione commerciale.

GlassBridge è andato oltre il concetto di solo laboratorio.

Corning ha pubblicato le specifiche del prodotto, definito le dimensioni del connettore e le opzioni di passo, riportato un risultato di accoppiamento della banda O e sviluppato soluzioni per la piattaforma fotonica al silicio GF Fotonix.

ILCollaborazione Corning-GlobalFoundriesconferma lo sviluppo di soluzioni rimovibili di accoppiamento laterale e verticale e dimostrazioni pubbliche nel 2025.

Questi traguardi stabiliscono una fase definita del prodotto e della dimostrazione. Non stabiliscono una compatibilità universale o un'ampia distribuzione ad alto volume.

Quadro di preparazione e valutazione della tecnologia GlassBridge

La convalida specifica dell'applicazione è ancora necessaria per:

• distribuzione delle perdite di accoppiamento;

• uniformità del canale;

• ripetibilità del riaccoppiamento;

• sensibilità alla contaminazione;

• affidabilità termica e meccanica;

• stabilità del riflusso;

• costanza produttiva;

• Compatibilità PIC;

• procedure di rilavorazione;

• qualificazione del cliente;

• costo totale di produzione.

GlassBridge ha pubblicato le specifiche e le tappe fondamentali della piattaforma di fonderia, ma l'ampia qualificazione dei clienti, il volume di produzione sostenuto e l'affidabilità sul campo a lungo termine non sono stati ancora confermati pubblicamente.

Corning GlassBridge affronta un vero problema di packaging ottico: collegare più fibre a un PIC senza consentire che l'allineamento attivo, la tolleranza accumulata, il legame permanente e il ridimensionamento del numero di canali diventino sempre più difficili.

La sua proposta tecnica combina:

• guide d'onda in vetro IOX basate su wafer;

• allineamento passivo;

• conversione del passo;

• un'interfaccia di contatto fisico TMT;

• gruppo staccabile;

• ridimensionamento multielemento.

Queste caratteristiche creano un'alternativa credibile all'accoppiamento FAU convenzionale in architetture selezionate ad alta densità. Non stabiliscono che le FAU scompariranno.

L’opportunità strategica più ampia risiede nel vetro come piattaforma di integrazione. Il fatto che GlassBridge diventi un'importante interfaccia CPO dipenderà dalla resa produttiva, dall'uniformità del canale, dalla stabilità del riaccoppiamento, dalla compatibilità del pacchetto, dalla qualificazione del cliente, dal costo totale e dallo sviluppo di un ecosistema di produzione più ampio.

Collega le fibre ottiche esterne a un circuito integrato fotonico in progetti NPO, CPO e moduli fotonici ad alta densità.

Una FAU tradizionale utilizza comunemente il posizionamento di precisione delle fibre e l'allineamento attivo. GlassBridge utilizza guide d'onda in vetro realizzate con wafer, allineamento passivo, conversione del tono e un'interfaccia rimovibile.

Può ridurre o eliminare la regolazione attiva sull'interfaccia del connettore finale, ma è comunque richiesta precisione durante la produzione e l'assemblaggio del pacchetto.

I rapporti Corning lo hanno dimostratoAccoppiamento fibra-PIC in banda O da 1,5 dB. Questo è un risultato pubblicato, non un massimo universale per ogni configurazione.

Può sostituire le interfacce basate su FAU in alcuni progetti, ma le FAU rimangono ampiamente rilevanti. È probabile che i due approcci coesistano.

Ha pubblicato specifiche e tappe dimostrative, ma l'ampia qualificazione dei clienti e l'implementazione sostenuta in grandi volumi non sono stati ancora confermati pubblicamente.