具有电光互连电路的集成电路封装制造技术

本发明专利技术涉及具有电光互连电路的集成电路封装。多芯片封装可以至少包括：封装衬底、安装在封装衬底上的主管芯、安装在封装衬底上的收发器管芯以及安装在封装衬底上的光学引擎管芯。主管芯可以经由嵌入在封装衬底中的第一高带宽互连桥与收发器管芯通信。收发器管芯可以经由嵌入在封装衬底中的第二高带宽互连桥与光学引擎管芯通信。收发器管芯具有直接驱动光学引擎的物理层电路。光缆可以直接连接到多芯片封装的光学引擎。

【技术实现步骤摘要】
具有电光互连电路的集成电路封装
技术介绍
这一般地涉及集成电路，并且更特别地，涉及用于支持高带宽通信的集成电路组件。诸如云计算系统或数据中心之类的用于托管、存储或传递大量数据的计算系统典型地包括彼此互连的许多高性能计算设备。典型的计算设备包括印刷电路板、安装在印刷电路板上的集成电路管芯以及安装在印刷电路板上的单独的光学模块。外部光缆连接到光学模块以将集成电路管芯连接到系统的其余部分。使用形成在印刷电路板上的封装迹线来在集成电路管芯和光学模块之间传送数据。最先进的计算系统可能具有高带宽要求，具有每通道或合计超过10千兆比特每秒（Gbps）、100Gbps或甚至400Gbps的通信。然而，将集成电路管芯连接到光学模块的印刷电路板上的封装迹线未针对高带宽密度和低功率进行优化。结果，功率损耗造成关于这种类型的封装级互连的严重问题（即，数据中心、无线应用和其他高性能计算系统中的大百分比功率归因于互连功率）。在该上下文内，在本文中提出了所描述的实施例。附图说明图1是根据实施例的可以经由串行数据链路彼此通信的说明性互连电子设备的图。图2是根据实施例的具有多个集成电路管芯的说明性多芯片封装的图。图3是根据实施例的具有主管芯和电子光学拼块（electro-opticaltile）的说明性多芯片封装的图。图4是根据实施例的具有主管芯、收发器和一个或多个光学引擎的说明性多封装的横截面侧视图。图5是图示根据实施例的直接驱动光学引擎的收发器物理层的图。图6是根据实施例的用于操作在图2-5中所示类型的多芯片封装的说明性步骤的流程图。图7是根据实施例的其中在一个管芯上形成收发器和光学引擎的说明性多芯片封装的图。图8是根据实施例的其中在一个管芯上形成主处理电路、收发器和光学引擎的说明性集成电路封装的图。具体实施方式本实施例涉及集成电路，并且更特别地，涉及包括主集成电路管芯和电子光学拼块的多芯片封装。电子光学拼块可以包括收发器和光学引擎，其消除常规的芯片到模块的互连。以这种方式配置，在支持高带宽互连密度的同时可以大幅降低功耗。本领域技术人员将认识到，可以在没有这些具体细节中的一些或所有的情况下实践本示例性实施例。在其他实例中，为了避免不必要地模糊本实施例，没有详细描述熟知的操作。图1中示出了互连电子设备的说明性系统100。互连电子设备的系统可以具有诸如设备A、设备B、设备C、设备D之类的多个电子设备以及互连资源102。电子设备A-D可以是与其他电子设备通信的任何合适类型的电子设备。这样的电子设备的示例包括基本电子组件和电路，诸如模拟电路、数字电路、光学电路、混合信号电路等。这样的电子设备的示例还包括通过有线或无线网络彼此通信的复杂电子系统，诸如数据中心、网络路由器、蜂窝基站或其部分。互连资源102可以包括导线和总线、光学互连基础设施和/或有线和无线网络，其中可选的中间切换电路可以用于从一个电子设备向另一个电子设备发送信号或从一个电子设备向多个其他电子设备广播信息。例如，设备B中的发射器可以通过串行通信链路102以给定的传输速率将串行化数据信号作为数据流发射到设备C中的接收器。类似地，设备C可以使用发射器通过串行通信链路102将串行化数据信号作为数据流发射到设备B中的接收器上。如果需要，多个串行通信链路可以用于传输数据。例如，发射设备中的多个发射器可以均通过多个串行通信链路或“信道”将一部分数据作为串行数据流发射到接收设备中的多个接收器。在接收时，接收设备中的接收器电路可以通过聚合在多个接收器处接收的来自不同信道的部分来恢复数据。然后，聚合的数据可以由接收设备上的存储器电路存储，或者被处理和重传到另一个设备。随着集成电路制造技术向更小的处理节点缩放，设计单个集成电路管芯上的整个系统（有时称作片上系统）变得越来越有挑战性。设计模拟和数字电路来支持期望的性能水平而同时最小化泄漏和功耗可能是极其耗时且昂贵的。单管芯封装的一种替代方案是其中将多个管芯放置在单个封装内的布置。包括多个互连管芯的这样的类型的封装有时可以称作系统级封装（SiP）、多芯片模块（MCM）或多芯片封装（MCP）。将多个芯片（管芯）放置在单个封装中可以允许使用最适当或最优的技术工艺来实现每个管芯（例如，核心逻辑芯片可以使用一个技术节点来实现，而存储器芯片可以使用另一技术节点来实现），并且可以帮助提高管芯到管芯接口的性能（例如，在单个封装内将信号从一个管芯驱动到另一个管芯比将信号从一个封装驱动到另一个封装更容易得多，从而降低了相关联的输入输出缓冲器的功耗），可以释放输入输出引脚（例如，与管芯到管芯连接相关联的输入输出引脚比与封装到板连接相关联的引脚小得多），并且可以帮助简化印刷电路板（PCB）设计（即，在正常系统操作期间，在其上安装多芯片封装的PCB的设计）。图2是包括多个集成电路（IC）管芯的说明性多芯片封装200的图，所述多个集成电路管芯至少包括第一IC管芯202-1和第二IC管芯202-2。封装200上的集成电路管芯可以是任何合适的集成电路，诸如可编程逻辑设备、专用标准产品（ASSP）、专用集成电路（ASIC）、收发器管芯、光学引擎管芯、存储器管芯等。可编程逻辑设备的示例包括可编程阵列逻辑（PAL）、可编程逻辑阵列（PLA）、现场可编程逻辑阵列（FPLA）、电可编程逻辑设备（EPLD）、电可擦除可编程逻辑设备（EEPLD）、逻辑单元阵列（LCA）、复杂可编程逻辑设备（CPLD）以及现场可编程门阵列（FPGA），这里仅列举几个。如图2中所示，封装200可以包括将管芯202-1连接到管芯202-2的互连路径204（例如，在多芯片封装200中的衬底上形成的导电信号迹线）。以这种配置方式，管芯202-1和202-2可以通过经由路径204发送控制和数据信号来与彼此通信。其中多芯片封装200包括两个集成电路管芯的图2的示例仅仅是说明性的。一般而言，多芯片封装200可以包括相对于彼此横向堆叠或堆叠在彼此的顶部上的三个或更多个管芯、四个或更多个管芯或任何期望数量的芯片。根据实施例，图3示出了多芯片封装200可以如何包括主管芯300和电子光学拼块303。主管芯300可以是任何合适的集成电路，诸如专用集成电路（ASIC）、可编程逻辑设备、专用标准产品（ASSP）或包括被配置为施行用户应用/功能的处理/逻辑电路或核心处理电路的其他集成电路。电子光学拼块303可以包括收发器组件302和光学引擎（OE）组件304。收发器组件302可以被配置为处置电信号（例如，数字和模拟信号），而光学组件304可以被配置为主要处置光学信号。结果，收发器302和光学引擎304可以共同称为“电子光学”拼块。外部光缆306可以具有连接器308，该连接器308被配置为与光学引擎组件304配合，如连接路径310所指示的。以这种方式配合，外部光学网络信号可以直接被馈送到多芯片封装200以及从多芯片封装200馈送。通过直接在多芯片封装200上形成光学引擎组件304，可以针对低功率和高带宽密度优化主管芯300和组件304之间的互连，这有助于显著降低高性能计算系统中的功耗，而同时维持大于10Gbps、40Gbps、100Gbps、400Gbps等的互连速度。图4是具有主管芯300、收发器管芯302和光学引擎管芯304的说本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种集成电路封装，包括：处理电路；以及耦合到处理电路的光学引擎。

【技术特征摘要】
2017.12.07 US 15/8351771.一种集成电路封装，包括：处理电路；以及耦合到处理电路的光学引擎。2.根据权利要求1所述的集成电路封装，其中光学引擎耦合到外部光缆，所述外部光缆被配置为直接与所述集成电路封装配合。3.根据权利要求1-2中任一项所述的集成电路封装，还包括耦合到处理电路的收发器。4.根据权利要求3所述的集成电路封装，其中收发器耦合在处理电路和光学引擎之间。5.根据权利要求4所述的集成电路封装，其中处理电路、光学引擎和收发器都形成在所述集成电路封装内的单独的管芯上。6.根据权利要求4所述的集成电路封装，其中光学引擎和收发器形成在所述集成电路封装内的同一管芯上。7.根据权利要求4所述的集成电路封装，其中处理电路、光学引擎和收发器都形成在所述集成电路封装内的同一管芯上。8.根据权利要求4所述的集成电路封装，其中收发器包括收发器物理层电路，其中光学引擎包括信道驱动器，并且其中收发器物理层电路直接驱动信道驱动器。9.根据权利要求8所述的集成电路封装，其中收发器物理层电路包括：串行化器，其直接驱动光学引擎的信道驱动器；以及解串行化器，其直接从光学引擎中的跨阻抗放大器和限制放大器块接收信号。10.根据权利要求1所述的集成电路封装，还包括安装在收发器的顶部上的附加光学引擎。11.一种操作多芯片封装的方法，其中多芯片封装包括主芯片和光学引擎芯片，所述方法包括：利用主芯片向光学引擎芯片发送信号；以及利用光学引擎芯片从主芯片接收信号并且向外部光缆输出对应的光学信号，所述外部光缆直接与多芯片封装配合。12.根据权利要求11所述的方法，其中多芯片封装还包括介于主芯片和光学引擎芯片之间的收发器芯片，所述方法还包括：利用收发器芯片在主芯片和光学引擎芯片之间传递信号。13.根据权利要求12所述的方法，还包括：利用收发器芯片中的物理层组件直接驱动光学引擎芯片。14.根据权利要求13所述的方法，其中利用收发器芯片中的物理层组件直接驱动光学引擎芯片包括：利用收发器芯片的物理层组件中的串行化器直接驱动光学...

【专利技术属性】
技术研发人员：P李，J马蒂内斯，J朗，
申请(专利权)人：英特尔公司，
类型：发明
国别省市：美国,US