一种光互连模块以及包含光互连模块的系统技术方案

本发明专利技术公开了一种光互连模块，包括：可插拔光纤模组板，包括：光纤连接器，所述光纤连接器具有贯穿顶面和底面的第一通孔，用于容纳并精准定位光纤；多个对准插针，所述对准插针设置在光纤连接器的底部；以及光学输入输出转接板，所述光学输入输出转接板包括：多个插孔，每个插孔与对准插针对应，通过将对准插针插入插孔221实现光学输入输出转接板与可插拔光纤模组板的精确耦合；嵌入在光学输入输出转接板内的光芯片，所述光芯片的有源区与穿过光纤连接器的光纤耦合；设置在光芯片下方的电芯片，所述光芯片电连接到所述电芯片。

An optical interconnection module and a system containing an optical interconnection module

【技术实现步骤摘要】
一种光互连模块以及包含光互连模块的系统
本专利技术涉及光电混合封装
，更具体而言，本专利技术涉及一种光互连模块以及包含光互连模块的系统。
技术介绍
随着计算机产业的快速发展，信息处理的速度与容量已成为该领域评估优劣的标准，尤其是传输速度的提高，计算机主机内的芯片得以配合周边设备不断扩充其功能。光耦合是限制光电转换实现高效解决的至关重要的关键技术点。光学耦合和封装是光电集成、光模块成本组成占比较大的部分。在光耦合中，较之单芯耦合技术，多芯器件和MCF之间的对准难度更大大，效率很低，限制集成度。目前针对超算的峰值计算速度、持续计算速度以及综合技术水平处于国际领先地位，例如超级计算机“天河二号”是中国超级计算技术发展取得的重大进展。双向的超高速光模块、甚至百Tbps高带宽容量的光互连成为需求。目前对于此类需求，目前只有极少数百Tbps传输的研究，且业内并没有完整的解决方案。即使是更低容量的光互连系统，也普遍存在耦合难度大，组装成本高，集成度不够等诸多难题。
技术实现思路
本专利技术旨在解决大容量光互连传输，通过本专利技术的实施例公开的装配装置将大阵列多芯垂直腔面发射激光器(vcsel)和多芯PIN光电二极管(PD)贴装于其表面，最终可实现超级计算机互连、超大容量服务器机房内机柜和板卡之间的数据交换，便于集成组装。根据本专利技术的一个实施例，一种光互连模块，包括：可插拔光纤模组板，包括：光纤连接器，所述光纤连接器具有贯穿顶面和底面的第一通孔，用于容纳并精准定位光纤；多个对准插针，所述对准插针设置在光纤连接器的底部；以及光学输入输出转接板，所述光学输入输出转接板包括：多个插孔，每个插孔与对准插针对应，通过将对准插针插入插孔221实现光学输入输出转接板与可插拔光纤模组板的精确耦合；嵌入在光学输入输出转接板内的光芯片，所述光芯片的有源区与穿过光纤连接器的光纤耦合；设置在光芯片下方的电芯片，所述光芯片电连接到所述电芯片。在本专利技术的一个实施例中，所述可插拔光纤模组板还包括止动板，所述止动板紧邻光纤连接器底面，对准插针从光纤连接器的底面穿过止动板。在本专利技术的一个实施例中，所述光芯片是多个光器件的阵列。在本专利技术的一个实施例中，所述可插拔光纤模组板还包括临时终点挡板，所述临时终点挡板紧邻光纤连接器底面。在本专利技术的一个实施例中，所述临时终点挡板是100微米厚的玻璃板，并且玻璃板上带有微透镜阵列。在本专利技术的一个实施例中，光学输入输出转接板还包括覆盖在光芯片的有源区上的玻璃基板，所述光芯片的有源区倒装焊接在所述玻璃基板上，所述玻璃基板带有外围再布线层和焊盘，电芯片的顶面具有聚合物再布线层，在外围再布线层和焊盘和聚合物再布线层之间具有电互连结构，用于光芯片与电芯片的电学互连。在本专利技术的一个实施例中，所述可插拔光纤模组板和所述光学输入输出转接板之间具有接触停止点或垫片。在本专利技术的一个实施例中，所述光学输入输出转接板还包括设置在顶层的多孔层，所述多孔层具有多个第二通孔，来自光纤连接器的光纤从多孔层顶面插入第二通孔，多孔层的底面具有重布线层，所述光芯片的有源区面向多孔层的底部，倒装焊接在重布线层上。在本专利技术的一个实施例中，在所述光芯片的外围具有边缘电互连转接块，所述电芯片的顶面具有重布线层，边缘电互连转接块与重布线层形成电连接。根据本专利技术的另一个实施例，提供一种包含光互连模块的系统，包括：插孔板；设置在插孔板上的多层电路板，光学输入输出转接板电连接在所述多层电路板上；光纤带，通过顶盖连接到可插拔光纤模组板；以及冷却装置，用于对所述系统进行冷却。通过本专利技术公开的载板结构方案可以在单模块内实现不低于256Tbps的数据信号发射和256Tbps数据信号接收。该结构容许通过一次对准实现超大容量光互连，简单快速光学耦合，核心载板可以通过后道CMOS工艺实现加工制造。同时，使用该载板方案的光互连模块具有散热快、组装简单、稳定等优点。附图说明为了进一步阐明本专利技术的各实施例的以上和其它优点和特征，将参考附图来呈现本专利技术的各实施例的更具体的描述。可以理解，这些附图只描绘本专利技术的典型实施例，因此将不被认为是对其范围的限制。在附图中，为了清楚明了，相同或相应的部件将用相同或类似的标记表示。图1示出根据本专利技术的一个实施例的超大容量光互连系统100的截面示意图。图2示出根据本专利技术的一个实施例的超大容量光互连模块200的截面示意图。图3示出根据本专利技术的6核VCSEL型光器件的示意图。图4示出根据本专利技术的一个实施例的超大容量光互连模块400的截面示意图。图5示出根据本专利技术的一个实施例的超大容量光互连模块500的截面示意图。图6示出根据本专利技术的一个实施例的超大容量光互连系统600的截面示意图。具体实施方式在以下的描述中，参考各实施例对本专利技术进行描述。然而，本领域的技术人员将认识到可在没有一个或多个特定细节的情况下或者与其它替换和/或附加方法、材料或组件一起实施各实施例。在其它情形中，未示出或未详细描述公知的结构、材料或操作以免使本专利技术的各实施例的诸方面晦涩。类似地，为了解释的目的，阐述了特定数量、材料和配置，以便提供对本专利技术的实施例的全面理解。然而，本专利技术可在没有特定细节的情况下实施。此外，应理解附图中示出的各实施例是说明性表示且不一定按比例绘制。在本说明书中，对“一个实施例”或“该实施例”的引用意味着结合该实施例描述的特定特征、结构或特性被包括在本专利技术的至少一个实施例中。在本说明书各处中出现的短语“在一个实施例中”并不一定全部指代同一实施例。图1示出根据本专利技术的一个实施例的超大容量光互连系统100的截面示意图。超大容量光互连系统100包括插孔板101、设置在插孔板101上的多层电路板。多层电路板的表面和内部具有一层或多层电气互连的金属传输线，满足光器件和电芯片或者其余电学匹配电路的电气互连。多层电路板中的一层或多层金属导线通过导电金属通孔实现正反面电学互连。处理器、存储器等光芯片和/或电芯片焊接在电路板的金属焊盘上。光芯片和/或电芯片可通过芯片倒装焊工艺或引线键合工艺焊接在电路板的金属焊盘上。光纤带102通过顶盖104连接到可插拔光纤模组板103，可插拔光纤模组板103带有精准定位的光学通孔，可以满足(单)多核的面发射和面接收光器件和单(多)核光纤或者光栅等无源光耦合，可插拔光纤模组板103通过连接器固定在芯片上方，实现光纤与芯片的耦合。超大容量光互连系统100内还设置有接触冷却板105。接触冷却板105内设置有流体通道。图2示出根据本专利技术的一个实施例的超大容量光互连模块200的截面示意图。如图2所示，超大容量光互连模块200包括可插拔光纤模组板210和与可插拔光纤模组板210耦合的光学输入输出转接板220。可插拔光纤模组板210包括光纤连接器211、对准插针212、止动板213。光纤连接器211可以由模塑塑料制成。光纤连接器211具有贯穿顶面和底面的通孔214，用于容纳并精准定位光纤。在本专利技术的一个实施例中，通孔214的直径为250微米。对准插针212设置在光纤连接器211的底部。止动板213紧邻光纤连接器211底面。对准插针212从光纤连接器211的底面穿过止动板213。光学输入输出转接板220上具有多个插孔221，每个插孔221与对准插针212对应，通过将对准插针2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光互连模块，包括：可插拔光纤模组板，包括：光纤连接器，所述光纤连接器具有贯穿顶面和底面的第一通孔，用于容纳并精准定位光纤；多个对准插针，所述对准插针设置在光纤连接器的底部；以及光学输入输出转接板，所述光学输入输出转接板包括：多个插孔，每个插孔与对准插针对应，通过将对准插针插入插孔221实现光学输入输出转接板与可插拔光纤模组板的精确耦合；嵌入在光学输入输出转接板内的光芯片，所述光芯片的有源区与穿过光纤连接器的光纤耦合；设置在光芯片下方的电芯片，所述光芯片电连接到所述电芯片。

【技术特征摘要】
1.一种光互连模块，包括：可插拔光纤模组板，包括：光纤连接器，所述光纤连接器具有贯穿顶面和底面的第一通孔，用于容纳并精准定位光纤；多个对准插针，所述对准插针设置在光纤连接器的底部；以及光学输入输出转接板，所述光学输入输出转接板包括：多个插孔，每个插孔与对准插针对应，通过将对准插针插入插孔221实现光学输入输出转接板与可插拔光纤模组板的精确耦合；嵌入在光学输入输出转接板内的光芯片，所述光芯片的有源区与穿过光纤连接器的光纤耦合；设置在光芯片下方的电芯片，所述光芯片电连接到所述电芯片。2.如权利要求1所述的光互连模块，其特征在于，所述可插拔光纤模组板还包括止动板，所述止动板紧邻光纤连接器底面，对准插针从光纤连接器的底面穿过止动板。3.如权利要求1所述的光互连模块，其特征在于，所述光芯片是多个光器件的阵列。4.如权利要求1所述的光互连模块，其特征在于，所述可插拔光纤模组板还包括临时终点挡板，所述临时终点挡板紧邻光纤连接器底面。5.如权利要求4所述的光互连模块，其特征在于，所述临时终点挡板是100微米厚的玻璃板，并且玻璃板上带有微透镜阵列。6.如权利要求1所述的光互连模块，其特征在于，光学输...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛海韵，曹立强，
申请(专利权)人：上海先方半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31