具有密集封装的光学互联的芯片组装配置制造技术

技术编号:11120168 阅读:120 留言:0更新日期:2015-03-07 01:46
一种芯片组装配置包括一边具有集成电路和另一边具有转化装置的衬底。该集成电路和转化装置通过贯穿衬底的短的电传输线电耦合。而且,该转化装置在电和光学领域之间转化信号,因此允许使用光学通信的该集成电路和其他组件和设备之间的高速通信(例如,在光纤或光波导中)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开一般地涉及容纳多个半导体芯片的芯片组装配置。更具体而言,本公开涉及包含一种具有促进密集封装的光学互联的短长度传输线的衬底的芯片组装配置。
技术介绍
随着集成电路(IC)技术继续向更小临界尺寸发展,现有互联越来越难以提供合适的通信和集成特性,如:高带宽、低等待时间、低功耗、稳定性和低成本。在包含下一代多处理器架构的计算机系统中这些挑战尤为尖锐,这样的计算机系统需要在大量的多核处理器与存储器之间的高速通信。计算机系统中组件间的高带宽通信可以通过增加互联中的信号线数量和/或增加每条信号线的数据速率来实现。然而,半导体管芯上的引脚数量目前受限于有限的光罩尺寸,以及芯片配置、制造和组装约束。这一引脚数量约束也限制着处理器中输入/输出(I/O)端性能的提升。例如,当数据速率为20Gbps和更高时,高带宽通信所需差分引脚的数量预计超过1000。另外,随着通过传输线的数据速率增加,因为:由反射、吸收、色散、串扰、多条线路交叉和信道间歪斜差异引起的损失,有效通信距离减小。甚至当使用低损失(和高成本)的绝缘材料时,电传输线具有有限的传输-距离和带宽乘积。虽然其他通信技术,如发射器有限冲击响应滤波、模拟线性均衡、自适应判定反馈均衡和定时恢复,可以被用于提高通信性能,这些通信技术典型地增加功耗和等待时间。结果就是,传输线数据速率的限制正越来越限制着计算系统的性能。原则上,光学互联提供了克服以上描述的电互联瓶颈的方法,并且因此可以提供:高带宽、长距离通信、低损失、低串扰、低功耗和电磁免疫性。图1给出了图解使用光学互联来促进组件(如处理器、存储器、路由器和开关等)间通信的现有芯片组装配置100的顶视图的框图。然而,这一芯片组装配置有一些缺点。尤其是,这些光学互联消耗了芯片组装配置中宝贵的面积,这会增加成本。此外,由于组件密度的约束,各组件间的距离会变大,这会增加等待时间。而且,在芯片组装配置中相邻光学和电组件的热管理会困难。因此,需要一种没有上述问题的芯片组装配置。
技术实现思路
本公开的一个实施例提供了芯片组装配置,该芯片组装配置包括具有第一表面和在衬底的与第一表面相对侧上的第二表面的衬底。该衬底还包括位于第一表面的多个第一连接器和位于第二表面的多个第二连接器,第一连接器和第二连接器通过贯穿衬底的互联器电耦合。此外,该芯片组装配置包括位置邻近第一表面并电耦合到第一连接器的集成电路。而且,该芯片组装配置包括位置邻近第二表面并电耦合到第二连接器的转化装置。该转化装置将来自集成电路的电信号转化为对应的第一光学信号并将去往集成电路的第二光学信号转化为对应的第二电信号。注意到所述第一光学信号和所述第二光学信号在芯片组装配置中通过光学互联被传递。另外,衬底可以包括:印刷电路板和/或中介层。例如,所述衬底可以包括:半导体、有机材料、陶瓷、玻璃和/或塑料。在一些实施例中,芯片组装配置包括光学耦合到光学互联的源和探测器。作为替代地,与光学互连相关联的源和探测器可以位于芯片组装配置外部。而且,所述光学互联可以包括:光纤和/或光波导。注意,第一连接器和集成电路可以通过:焊料、球形栅格阵列、插槽、中介层和/或平面栅格阵列电耦合。此外,所述第二连接器和所述转化装置可以通过:焊料、球形栅格阵列、插槽、中介层和/或平面栅格阵列电耦合。在一些实施例中,与第一连接器、第二连接器和互联器相关联的电路径的平均阻抗与集成电路和转化装置中的驱动的平均阻抗大致匹配。例如,平均阻抗可以为近似50欧姆。此外,在数据速率大于10Gbps时,与第一连接器、第二连接器和互联器相关的传递特性的一个主极点可以促进集成电路与转化装置间的通信。另外,芯片组装配置可以包括在集成电路的与衬底相对侧上的热耦合到集成电路的热沉。在一些实施例中,给定的互联器包括通过包括一块近似平行于第一表面和第二表面中某一个的区域的信号线来电耦合的两个通孔。这些通孔可以部分延伸至贯穿衬底。而且,所述区域的长度可以是小于或等于1毫米。在某个实施例中,给定的连接器包括由从第一表面和第二表面的信号线电耦合的直贯穿通孔,其中通孔从第一表面通过衬底延伸至第二表面。另外一个实施例提供了包括该芯片组装配置的系统。该系统可以或可以不包括一个处理器和存储器。另外一个实施例提供了用于在芯片组装配置中传递信息的方法。在操作中,电信号被从集成电路驱动到贯穿在芯片组装配置中邻近集成电路的衬底的电路径中,其中所述电路径包括位于衬底的第一表面的多个第一连接器、位于衬底的与第一表面相对侧上的衬底的第二表面上的第二连接器,和电耦合第一连接器和第二连接器的贯穿衬底的互联器。然后,电信号在位置邻近第二表面并电耦合到第二连接器的转化装置处被接收。而且,使用转化装置,电信号被转化为光学信号。接着,光学信号在芯片组装配置中的光学互联中被传递。附图说明图1是图解现有芯片封装的顶视图的框图。图2是图解对应于本公开一个实施例的芯片组装配置的侧视图的框图。图3是图解对应于本公开一个实施例的图2的芯片组装配置的底视图的框图。图4是图解对应于本公开一个实施例的多芯片模块(MCM)的侧视图的框图。图5是图解包括对应于本公开一个实施例的图2的芯片组装配置的系统的框图。图6是图解在对应于本公开一个实施例的芯片组装配置中通信信息的方法的流程图。注意到相同的附图标记遍及附图表示对应的部分。而且,同一部分的多个实例由通过破折号与实例数字相分离的同一前缀来标明。具体实施方式芯片组装配置的多个实施例、包含芯片组装配置的多芯片模块(MCM)、包含芯片组装配置的系统、和一种在芯片组装配置中用于传递信息的技术被描述。此芯片组装配置包括一边具有集成电路并且另一边具有转化装置的衬底。所述集成电路和转化装置通过贯穿衬底的短的电传输线来电耦合。而且,所述转化装置在电和光学领域之间转化信号,因此允许使用光通信实现集成电路和的其他组件及设备之间的高速通信(例如,在光纤或光波导中)。通过将转化装置(即是,光学输入/输出或I/O端口)放置在邻近集成电路但是却是集成电路的反面上,所述芯片组装配置可以解决与损失面积、等待时间、和热管理有关的挑战,因此允许使用密集配置的光学I/O端口。结果,该芯片组装配置可以允许有关光学互联的优点、没有与现有实现有本文档来自技高网
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<a href="http://www.xjishu.com/zhuanli/20/201380011906.html" title="具有密集封装的光学互联的芯片组装配置原文来自X技术">具有密集封装的光学互联的芯片组装配置</a>

【技术保护点】
一种芯片组装配置,包括:衬底,具有第一表面和在衬底的与第一表面相对侧上的第二表面,第一连接器位于第一表面上且第二连接器位于第二表面上,其中所述第一连接器和第二连接器通过贯穿衬底的互联器电耦合;位置邻近第一表面并电耦合到第一连接器的集成电路;以及位置邻近第二表面并电耦合到第二连接器的转化装置,其中所述转化装置被配置为将来自集成电路的电信号转化为对应的第一光学信号,并将去往集成电路的第二光学信号转化为对应的第二电信号;以及其中所述第一光学信号和第二光学信号使用光学互联在芯片组装配置内被传递。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.03.01 US 13/410,1131.一种芯片组装配置,包括:
衬底,具有第一表面和在衬底的与第一表面相对侧上的第二表面,
第一连接器位于第一表面上且第二连接器位于第二表面上,其中所述
第一连接器和第二连接器通过贯穿衬底的互联器电耦合;
位置邻近第一表面并电耦合到第一连接器的集成电路;以及
位置邻近第二表面并电耦合到第二连接器的转化装置,其中所述
转化装置被配置为将来自集成电路的电信号转化为对应的第一光学信
号,并将去往集成电路的第二光学信号转化为对应的第二电信号;以

其中所述第一光学信号和第二光学信号使用光学互联在芯片组
装配置内被传递。
2.如权利要求1所述的芯片组装配置,其中所述衬底包括以下
其中之一:印刷电路板和中介层。
3.如权利要求2所述的芯片组装配置,其中所述衬底包括以下
其中之一:半导体、有机材料、陶瓷、玻璃、和塑料。
4.如权利要求1所述的芯片组装配置,进一步包括光学耦合到
光学互联的源和探测器。
5.如权利要求1所述的芯片组装配置,其中与所述光学互联相
关联的所述源和探测器位于芯片组装配置的外部。
6.如权利要求1所述的芯片组装配置,其中所述光学互联包括
以下其中之一:光纤和光波导。
7.如权利要求1所述的芯片组装配置,其中所述第一连接器和
集成电路通过以下其中之一来电耦合:焊料和球形栅格阵列。
8.如权利要求1所述的芯片组装配置,其中所述第二连接器和
转化装置通过以下其中之一来电耦合:焊料、球形栅格阵列、插槽、
中介层、和平面栅格阵列。
9.如权利要求1所述的芯片组装配置,其中,与第一连接器、
第二连接器和互联器相关联的电路径的平均阻抗与集成电路和转化装
置中的驱动的平均阻抗大致匹配。
10.如权利要求9所述的芯片组装配置,其中所述平均阻抗大致
等于50欧姆。
11.如权利要求1所述的芯片组装配置,其中能够包括第一连接
器和第二连接器中的一个的给定连接器包括通过来自第一表面和第二
表面的信号线电耦合的单独直通孔;以及
其中所述通孔从第一表面通过衬底延伸到第二表面。
12.如权利要求1所述的芯片组装配置,进一步包括在集成电路
的与衬底相对侧上的热耦合到集成电路的热沉。
13.如权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员:K·拉杰黄大威N·E·安尼尚斯莱T·斯泽D·K·迈塞尔弗雷什
申请(专利权)人:甲骨文国际公司
类型:发明
国别省市:美国;US

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