一种晶上系统封装结构技术方案

本发明专利技术涉及一种晶上系统封装结构，包括：晶上系统，其包括光电共封芯片和计算芯片，其中光电共封芯片位于计算芯片的外侧，多个光电共封芯片包围多个计算芯片，且光电共封芯片与外界相连。在晶上系统最外层设置光电共封芯片，光电共封芯片包括共封光芯片和电交换芯片，通过光芯片与外界进行高速数据传输，并通过电交换芯片，为晶上系统内部集成的计算芯片提供高速数据交换通道，提高了晶上系统与外界的数据传输效率，满足晶上系统的超高数据吞吐量需求，同时降低超算整体功耗。同时降低超算整体功耗。同时降低超算整体功耗。

【技术实现步骤摘要】
一种晶上系统封装结构


[0001]本专利技术涉及半导体封装
，尤其涉及一种晶上系统封装结构。

技术介绍

[0002]人工智能(AI)技术的发展和终端海量数据的产生，对计算中心的数据处理能力提出前所未有的挑战。传统的训练大型AI模型常常是基于器件、组件、模块、机架逐层堆叠系统的工程技术路线，使用连接在一起的数千台机器集群一起工作，这种架构在面对日益膨胀的数据处理需求时，在功耗、时延、体积、可靠性等方面都遭遇前所未有的严峻挑战。为此，在芯片上集成更多的计算单元成为大型人工智能计算的迫切需求，以晶圆尺度超大芯片为特征的晶上系统概念也应运而生。
[0003]然而，晶上系统在晶圆尺度内集成了上万亿的晶体管和数十万的计算内核，所处理的数据带宽已经达到TB/S级别甚至PB/S级别,在和外界的通信接口方面，现有单纯的电信号传输的方案在功耗、带宽和数据吞吐量方面都面临严重挑战。

技术实现思路

[0004]为解决现有技术中的上述问题中的至少一部分问题，本专利技术提供了一种晶上系统封装结构，包括：
[0005]晶上系统，其包括光电共封芯片和计算芯片，其中光电共封芯片位于计算芯片的外侧，多个光电共封芯片包围多个计算芯片，且光电共封芯片与外界相连。
[0006]进一步地，所述光电共封芯片包括共封光芯片和电交换芯片，其中通过所述共封光芯片与外界进行数据传输，并通过所述电交换芯片为计算芯片提供数据交换通道。
[0007]进一步地，所述光电共封芯片通过光纤与外界相连。
[0008]进一步地，还包括：
[0009]互联结构，所述互联结构的第一面与所述光电共封芯片和所述计算芯片的正面相连，其中所述光电共封芯片和所述计算芯片通过所述互联结构信号互连，所述互联结构、所述光电共封芯片及所述计算芯片构成重构晶圆。
[0010]进一步地，所述互联结构为重布线层。
[0011]进一步地，还包括：
[0012]转接板，所述转接板的第一面与所述互联结构的第二面电连接，所述互联结构的第二面与所述互联结构的第一面相对；
[0013]电源模块，其设置在所述转接板的第二面并与所述转接板形成电连接；
[0014]散热模块，其布置在所述光电共封芯片和所述计算芯片的背面。
[0015]进一步地，所述转接板中具有硅通孔，所述硅通孔与所述互联结构及所述电源模块电连接。
[0016]进一步地，还包括：
[0017]金属柱，所述金属柱设置在所述互联结构的第一面上，并与互联结构电连接；
[0018]电源模块，其布置在所述光电共封芯片和所述计算芯片的背面，并与所述金属柱电连接；
[0019]散热模块，其布置在所述互联结构的第二面上，所述互联结构的第二面与所述互联结构的第一面相对。
[0020]进一步地，多个所述金属柱布置在光电共封芯片和/或计算芯片之间的空隙。
[0021]进一步地，所述晶上系统还包括包封层，其包封光电共封芯片和计算芯片。
[0022]本专利技术至少具有下列有益效果：本专利技术公开的一种晶上系统封装结构，在晶上系统最外层设置光电共封芯片，光电共封芯片包括共封光芯片和电交换芯片，通过共封光芯片与外界进行高速数据传输，并通过电交换芯片，为晶上系统内部集成的计算芯片提供高速数据交换通道，提高了晶上系统与外界的数据传输效率，满足晶上系统的超高数据吞吐量需求，同时降低超算整体功耗。
附图说明
[0023]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。
[0024]图1示出了本专利技术一个实施例的一种晶上系统的俯视示意图；
[0025]图2示出了本专利技术一个实施例的一种晶上系统封装结构的剖面示意图；以及
[0026]图3示出了本专利技术另一个实施例的一种晶上系统封装结构的剖面示意图。
具体实施方式
[0027]应当指出，各附图中的各组件可能为了图解说明而被夸大地示出，而不一定是比例正确的。
[0028]在本专利技术中，各实施例仅仅旨在说明本专利技术的方案，而不应被理解为限制性的。
[0029]在本专利技术中，除非特别指出，量词“一个”、“一”并未排除多个元素的场景。
[0030]在此还应当指出，在本专利技术的实施例中，为清楚、简单起见，可能示出了仅仅一部分部件或组件，但是本领域的普通技术人员能够理解，在本专利技术的教导下，可根据具体场景需要添加所需的部件或组件。
[0031]在此还应当指出，在本专利技术的范围内，“相同”、“相等”、“等于”等措辞并不意味着二者数值绝对相等，而是允许一定的合理误差，也就是说，所述措辞也涵盖了“基本上相同”、“基本上相等”、“基本上等于”。
[0032]在此还应当指出，在本专利技术的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是明示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为明示或暗示相对重要性。
[0033]另外，本专利技术的实施例以特定顺序对工艺步骤进行描述，然而这只是为了方便区
分各步骤，而并不是限定各步骤的先后顺序，在本专利技术的不同实施例中，可根据工艺的调节来调整各步骤的先后顺序。
[0034]晶上系统的计算单元高度集中，对其接口的传输效率提出极大挑战，现有的单纯的电信号传输方案容易成为影响晶上系统算力提升的瓶颈。
[0035]为提高数据传输效率，改善晶上系统与外界数据的通信能力，本专利技术提供了一种晶上系统封装结构，将晶上系统最外层预制件设计为集成了共封光芯片和电交换芯片的光电合封组件(光电共封芯片)，通过共封光芯片与外界进行高速数据传输，并通过电交换芯片为晶上系统内部集成的高性能计算、存储芯片提供高速数据交换通道，提高了晶上系统与外界的数据传输效率，满足晶上系统的超高数据吞吐量需求，同时降低超算整体功耗。下面结合具体的实施例来介绍晶上系统封装结构。
[0036]图1示出了本专利技术一个实施例的一种晶上系统的俯视示意图。
[0037]如图1所示，一种晶上系统包括光电共封芯片101和计算芯片102，其中光电共封芯片101位于最外侧，内侧为高性能的计算芯片102，光电共封芯片101将计算芯片102包围。
[0038]图2示出了本专利技术一个实施例的一种晶上系统封装结构的剖面示意图。
[0039]如图2所示，一种晶上系统封装结构包括晶上系统、互联结构203、转接板204、电源模块205、散热模块206和光纤207。
[0040]晶上系统包本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种晶上系统封装结构，其特征在于，包括：晶上系统，其包括光电共封芯片和计算芯片，其中光电共封芯片位于计算芯片的外侧，多个光电共封芯片包围多个计算芯片，且光电共封芯片与外界相连。2.根据权利要求1所述的晶上系统封装结构，其特征在于，所述光电共封芯片包括共封光芯片和电交换芯片，其中通过所述共封光芯片与外界进行数据传输，并通过所述电交换芯片为计算芯片提供数据交换通道。3.根据权利要求1所述的晶上系统封装结构，其特征在于，所述光电共封芯片通过光纤与外界相连。4.根据权利要求1所述的晶上系统封装结构，其特征在于，还包括：互联结构，所述互联结构的第一面与所述光电共封芯片和所述计算芯片的正面相连，其中所述光电共封芯片和所述计算芯片通过所述互联结构信号互连，所述互联结构、所述光电共封芯片及所述计算芯片构成重构晶圆。5.根据权利要求4所述的晶上系统封装结构，其特征在于，所述互联结构为重布线层。6.根据权利要求4所述的晶上系统封装结构，其特征在于，还包括：转接板，所述转...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宏伟，
申请(专利权)人：华进半导体封装先导技术研发中心有限公司，
类型：发明
国别省市：