【技术实现步骤摘要】
本公开涉及半导体领域，更具体而言，涉及一种光电封装结构和光子计算系统。
技术介绍
1、硅电子集成电路的发展得益于几十年来在光刻技术和其他制造创新方面的一代又一代改进，其中的晶体管的性能和互连密度在不断增加。随着时间的推移，硅电子集成电路的性能越来越接近技术的物理极限，改进的步伐已经放缓。行业专家已经使用先进的封装技术来克服这一限制，通过扩展可用面积或体积来电连接多个硅集成电路，或者将多个硅集成电路并排放置，或者将多个硅集成电路堆叠在一起，或者将这两种技术进行各种组合。虽然这些技术通过聚合更多的硅为可扩展性注入了新的活力，但它们仍然受到芯片尺寸和用于芯片间通信的可用相邻表面或边缘的限制，并存在组装模块在冷却和供电方面的问题。
技术实现思路
1、鉴于上述问题，本公开提供一种光电封装结构和光子计算系统，通过在基板上使用光信号，以更高的单位面积带宽以及不受硅邻接限制的更完全连接的拓扑，大幅扩展计算和互连能力。
2、本公开的第一方面提供了一种光电封装结构，包括：基板，包括核心层、光互连网络以及电互连网络；以及芯片阵列，布置在所述基板的第一表面上，包括至少一个光子集成电路芯片和至少一个电子集成电路芯片；所述光子集成电路芯片通过所述光互连网络进行光互连，所述电子集成电路芯片通过所述电互连网络进行电互连。所述至少一个光子集成电路芯片和至少一个电子集成电路芯片中部分或全部光子集成电路芯片和电子集成电路芯片形成包括光子集成电路芯片和电子集成电路芯片的电子-光子混合芯片，并且所述电互连网络包
3、在一些实施例中，所述电子-光子混合芯片中的光子集成电路芯片具有贯穿其中的一个或多个第一导电通孔，所述一个或多个第一导电通孔与所述电互连网络电连接，所述电子-光子混合芯片中的电子集成电路芯片布置在所述光子集成电路芯片的上表面上并且与所述一个或多个第一导电通孔电连接。
4、在一些实施例中，所述光子集成电路芯片中布置有第一光波导，所述光互连网络包括第二光波导，并且所述光子集成电路芯片与所述光互连网络之间通过所述第一光波导和所述第二光波导进行光耦合。
5、在一些实施例中，所述第一光波导与所述第二光波导在垂直于所述基板的第一表面的方向上叠置且间隔预定距离，使得所述第一光波导和所述第二光波导实现光的绝热耦合。
6、在一些实施例中，该光电封装结构还包括：光束重定向元件的阵列，其被布置在所述基板中，所述光束重定向元件的阵列中的每个光束重定向元件被配置为改变光束的方向以使其进入第二/第一光波导的光耦合器中。
7、在一些实施例中，所述光子集成电路芯片还包括连接到所述第一光波导的边缘耦合器，所述第一光波导的边缘耦合器和所述第二光波导之间通过光子引线键合的方式进行光耦合。
8、在一些实施例中，所述第二光波导包括以下至少之一：a.嵌入在所述基板的核心层中的一层或多层光波导；b.形成在所述基板的核心层的第一表面上的一层或多层光波导；和c.形成在所述基板的核心层内的三维波导网络。
9、在一些实施例中，在所述第二光波导包括所述三维波导网络的情况下，所述光子集成电路芯片还包括连接到所述第一光波导的光栅耦合器，所述第一光波导通过所述光栅耦合器耦合到所述三维波导网络。
10、在一些实施例中，所述光电封装结构，还包括：光源，其被配置为向所述光子集成电路芯片提供光。
11、在一些实施例中，所述光源被设置在所述基板的第一表面上，并且所述光源通过与所述光子集成电路芯片中的第一光波导的边缘耦合器对齐，进而向所述光子集成电路芯片提供光。
12、在一些实施例中，所述光源被设置在所述基板的第一表面的凹槽中，并且所述光源通过与所述光互连网络中的第二光波导的边缘耦合器对齐，进而向所述光子集成电路芯片提供光。
13、在一些实施例中，所述光源被设置在所述基板的第一表面上，并且所述光源通过光子引线键合的方式将光耦合到所述光子集成电路芯片中的第一光波导的光耦合器中，进而向所述光子集成电路芯片提供光。
14、在一些实施例中，所述光源被设置在所述基板的第一表面的凹槽中，并且所述光源通过光子引线键合的方式将光耦合到所述光互连网络中的第二光波导的光耦合器中，进而向所述光子集成电路芯片提供光。
15、在一些实施例中，所述光源被设置在所述基板的第一表面上，并且所述光电封装结构还包括：光束整形元件，其被布置在所述基板的第一表面上，位于所述光源和所述光子集成电路芯片之间，其中，所述光源通过所述光束整形元件将光耦合到所述光子集成电路芯片的第一光波导的光耦合器中，进而向所述光子集成电路芯片提供光。
16、在一些实施例中，所述光源被设置在所述基板的第一表面的凹槽中，并且所述光电封装结构还包括：光束整形元件，其被布置在所述凹槽中，位于所述光源和所述光互连网络中的第二光波导之间，其中，所述光源通过所述光束整形元件将光耦合到所述第二光波导的光耦合器中，进而向所述光子集成电路芯片提供光。
17、在一些实施例中，所述光源包括：激光器，其被配置为发射光；温度控制器，其布置在所述激光器下方，并且被配置为通过调节所述激光器的温度来控制所述激光器发射的光的波长。
18、在一些实施例中，所述电互连网络包括布置在所述基板的核心层的第二表面上的一层或多层电布线层。
19、在一些实施例中，所述电互连网络还包括布置在所述基板的核心层的第一表面上的一层或多层电布线层。
20、在一些实施例中，所述芯片阵列中的至少一些芯片被设置在基板的第一表面上的凹槽上方并覆盖所述凹槽，所述电互连网络还包括布置在所述凹槽中的一层或多层电布线层，并且所述光互连网络被布置在所述基板的第一表面上未被所述凹槽占据的区域中。
21、在一些实施例中，所述芯片阵列包括一个或多个存储芯片。
22、在一些实施例中，所述基板的核心层的材料为玻璃、硅或陶瓷。
23、本公开的第二方面提供了一种光子计算系统，其包括如前所述的光电封装结构，所述光子计算系统还包括：光源，其被配置为向所述光电封装结构提供光；以及印制电路板，其被配置为承载所述光电封装结构，并且与所述基板的第二表面上的焊接结构电连接。
24、本公开的第三方面提供了一种光子计算系统，其包括如前所述光电封装结构，所述光子计算系统还包括：印制电路板，其被配置为承载所述光电封装结构，并且与所述基板的第二表面上的焊接结构电连接。
25、本公开提出的光电封装结构通过利用光的速度、功率、效率以及芯片阵列版式为下一代高性能ai计算任务提供动力，为新的计算范式提供平台。该平台基于面板式可扩展，克服了晶圆刻线限制和晶圆尺寸限制。它将在芯片带宽方面带来重大突破，优于所有现有的cpu/gpu带宽。本公开中提出的面板式基板可扩展至310×310mm2、51本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种光电封装结构，包括：
2.如权利要求1所述的光电封装结构，其中，
3.如权利要求1所述的光电封装结构，其中，
4.如权利要求3所述的光电封装结构，其中，所述第一光波导与所述第二光波导在垂直于所述基板的第一表面的方向上叠置且间隔预定距离，使得所述第一光波导和所述第二光波导实现光的绝热耦合。
5.如权利要求3所述的光电封装结构，还包括：
6.如权利要求3所述的光电封装结构，其中，所述光子集成电路芯片还包括连接到所述第一光波导的边缘耦合器，所述第一光波导的边缘耦合器和所述第二光波导之间通过光子引线键合的方式进行光耦合。
7.如权利要求3所述的光电封装结构，其中，所述第二光波导包括以下至少之一：
8.如权利要求7所述的光电封装结构，其中，在所述第二光波导包括所述三维波导网络的情况下，所述光子集成电路芯片还包括连接到所述第一光波导的光栅耦合器，所述第一光波导通过所述光栅耦合器耦合到所述三维波导网络。
9.如权利要求3所述的光电封装结构，还包括：
10.如权利要求9所述的光电封
11.如权利要求9所述的光电封装结构，其中，
12.如权利要求9所述的光电封装结构，其中，
13.如权利要求9所述的光电封装结构，其中，
14.如权利要求9所述的光电封装结构，其中，
15.如权利要求9所述的光电封装结构，其中，
16.如权利要求9至15中任一项所述的光电封装结构，其中，所述光源包括：
17.如权利要求1所述的光电封装结构，其中，所述电互连网络包括布置在所述基板的核心层的第二表面上的一层或多层电布线层。
18.如权利要求17所述的光电封装结构，其中，所述电互连网络还包括布置在所述基板的核心层的第一表面上的一层或多层电布线层。
19.如权利要求1或17所述的光电封装结构，其中，
20.如权利要求1所述的光电封装结构，其中，所述芯片阵列包括一个或多个存储芯片。
21.如权利要求1所述的光电封装结构，其中，所述基板的核心层的材料为玻璃、硅或陶瓷。
22.一种光子计算系统，其包括如权利要求1至8或权利要求17至21中任一项所述光电封装结构，所述光子计算系统还包括：
23.一种光子计算系统，其包括如权利要求9至16中任一项所述光电封装结构，所述光子计算系统还包括：
...【技术特征摘要】
1.一种光电封装结构，包括：
2.如权利要求1所述的光电封装结构，其中，
3.如权利要求1所述的光电封装结构，其中，
4.如权利要求3所述的光电封装结构，其中，所述第一光波导与所述第二光波导在垂直于所述基板的第一表面的方向上叠置且间隔预定距离，使得所述第一光波导和所述第二光波导实现光的绝热耦合。
5.如权利要求3所述的光电封装结构，还包括：
6.如权利要求3所述的光电封装结构，其中，所述光子集成电路芯片还包括连接到所述第一光波导的边缘耦合器，所述第一光波导的边缘耦合器和所述第二光波导之间通过光子引线键合的方式进行光耦合。
7.如权利要求3所述的光电封装结构，其中，所述第二光波导包括以下至少之一：
8.如权利要求7所述的光电封装结构，其中，在所述第二光波导包括所述三维波导网络的情况下，所述光子集成电路芯片还包括连接到所述第一光波导的光栅耦合器，所述第一光波导通过所述光栅耦合器耦合到所述三维波导网络。
9.如权利要求3所述的光电封装结构，还包括：
10.如权利要求9所述的光电封装结构，其中，
11.如权利要求9所述的光电封装结构，其中，
<...【专利技术属性】
技术研发人员：吴建华，卢正观，孟怀宇，达迪塞蒂亚迪，罗恩斯沃岑特鲁伯，苏湛，莫斯坦曼，陈俊杰，彭博，沈亦晨，
申请(专利权)人：南京光智元科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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