光学互连制造技术

本发明专利技术的各种实施例涉及光学互连。在本发明专利技术的一个实施例中，光学互连包括被配置成输出光信号的激光器和电子耦合至该激光器的激光二极管驱动器。该激光二极管驱动器促使激光器引导响应于由该激光二极管驱动器接收的电信号输出光信号。该光学互连包括衍射光学元件和多个光检测器。该光学互连被定位成接收光信号，并被配置来将该光信号分割成多个光信号，并且每个光检测器将多个光信号中的一个转换成在单独信号线上输出的电信号。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术的多个实施例涉及能用于互连电子器件的光学互连。
技术介绍
计算机系统制造商所共有的一个内在问题是对在能耗或成本上不会有相应增长 的情况下提高计算机系统性能的需求。电子通信架构的开发者努力去平衡电子系统所需要 的性能提高同时寻求更低能耗、更小波形因数和更低电磁辐射的分歧。在降低计算机系统 中的能耗的同时处理可扩展性的较好方案是合乎需要的。然而，由于增加的引脚数和/或 芯片区域，并且由于增加的能耗，这些问题的典型电子方案会增加许多计算机系统的成本， 主要的原因是在长信号线上通信的需要。提高一个或者多个双列直插存储器模块(DIMM)的系统性能只是在尝试提高DIMM 性能的同时能耗和成本会如何增加的许多计算机系统例子之一。DIMM是包括多个分立的、 动态随机存取存储器(DRAM)芯片的小电路板，这些DRAM芯片使用在系统板上形成一个或 者多个通道的电子互连连接至存储器控制器。存在许多提高DIMM性能的方式，例如增加容 量、增加通道的数目、增加DRAM栈或者列的数目、改善带宽、降低等待时间或者这些方式的 某个组合。然而，由于增加的引脚数和/或芯片区域或者增加的能耗，这些问题的典型电子 方案常常增加存储器模块的成本。如前所述，增加能耗的主要原因是需要在长信号线上通 信。不断增加前端总线速度也导致界面功耗的线性增加。与以增加的前端总线速度不断增 加DIMM列的数目相关联的另一互连问题是信号定时和噪声两者是在连接多个DIMM的多站 式信号线中的问题。此所谓“短截线电子学”(stub electronics)问题已经导致存储器总 线被需要附加的外部缓冲器来对接到DRAM的点对点存储器通道代替。然而，大多数DRAM 努力已经集中于创建具有电学DIMM至处理器芯片互连的更高密度存储器器件。工程师们已认识到，需要无需考虑与附加的引脚和长信号线相关联的能量和成 本、并且也能保持信号的完整性的高速、高带宽互连。附图说明图1示出根据本专利技术实施例工作的两个光学互连的立体图和第一示意图。图2示出根据本专利技术实施例的扇出光学互连和扇入光学互连的第一实现的立体 图。图3示出根据本专利技术实施例配置的第一扇出光学互连卡的示意图。图4示出根据本专利技术实施例配置的第二扇出光学互连卡的示意图。图5A-5B示出各自根据本专利技术实施例配置的两个不同聚焦元件的截面图和示意 图。图5C示出菲涅耳透镜表面的前视图。图6示出根据本专利技术实施例的包括放置在光检测器阵列的每一个光检测器上的 平凸透镜的光学互连卡。图7示出根据本专利技术实施例配置的第三扇出光学互连卡700的示意图。图8A-8C示出各自根据本专利技术实施例配置的三个不同聚焦元件的截面图和示意 图。图9A示出根据本专利技术实施例配置的第一扇入光学互连卡900的示意图。图9B示出根据本专利技术实施例的采用聚焦元件和平凸环的扇入光学互连。图IOA示出根据本专利技术实施例配置的第二扇入光学互连卡的示意图。图10B-10D示出根据本专利技术实施例的能被用来将从激光阵列输出的光信号引导 到光检测器的不同聚焦元件。图11示出根据本专利技术实施例配置的第三扇入光学互连卡的示意图。图12A示出根据本专利技术实施例的第二扇出光学互连和扇入光学互连的立体图和 示意图。图12B示出根据本专利技术实施例的图12A所示的扇入和扇出光学互连的俯视图。图13示出根据本专利技术实施例配置的二维扇出光学互连的分解立体图。图14示出根据本专利技术实施例配置的二维扇入光学互连的分解立体图。具体实施例方式本专利技术的各个实施例涉及光学互连，其能提供多个电子器件之间的高速、高带宽 互连，但其功耗和制造成本比实现附加阵脚和信号线低。在下面的描述中，术语“光学的” 和“光学地”指用其波长或频率不限于电磁频谱的可见部分的经典和/或量子化的电磁辐 射(“光信号”)工作的器件。特定的光学互连实施例能被用来将从单个电子器件输出的信息广播或者“扇出” 至多个电子器件，而其他光学互连实施例能被用来将从多个电子器件输出的信息“扇入”至 单个电子器件。图1示出根据本专利技术实施例工作的两个光学互连的立体图和示意图。如图 1所示，电子器件102以由方向箭头106表示的经调制(即经数据编码)电信号的形式将数 据传输至扇出光学互连104。该扇出光学互连104以由方向箭头108表示的经调制电信号 的形式将数据传输或者广播至排列成栈110的所有八个电子器件。图1还示出扇入光学互 连112，其如八个方向箭头114所指示地接收从栈110中的每个电子器件输出的经调制电信 号，并如方向箭头116所指示地将每个经调制电信号传输至电子器件102。不是所有的电信 号114都被同时传输至扇入光学互连112。仲裁器(未示出)可被用来控制栈110中的哪 个电子器件将电信号传输至扇入光学互连112。扇出光学互连104将从电子器件102处接收的电信号转换成八个近似相同的光信 号，这些光信号被转换成八个电信号。所有的八个电信号被分别传输至栈110中的电子器 件。扇入互连112分别接收从栈110中的电子器件输出的八个电信号。这些电信号在扇入 互连112中被各自转换成光信号并被转换回输出至电子器件102的电信号。注意，本专利技术 的光学互连实施例并不限于传输来自八个电子器件的电信号和将电信号传输至八个电子 器件。在本专利技术的其他实施例中，扇入和扇出光学互连能被配置成将电信号传输至任何数 目的电子器件。电子器件102和栈108中的电子器件能表示不同种类的计算和数据存储器件。例 如，在特定实施例中，栈Iio中的电子器件能表示八个DIMM，而电子器件102能表示管理往5返DIMM传输的数据的流动的存储器控制器。在其他实施例中，电子器件102能表示外部存 储器件，而栈110中的电子器件能表示安装在外壳或者机箱(未示出)或者八个机箱内的 八个刀片服务器。在其他实施例中，栈110中的电子器件能表示I/O卡或者网络接口卡。扇出和扇入光学互连104和112能以多种不同的方式实现。图2示出根据本专利技术 实施例的扇出光学互连和扇入光学互连的第一实现的立体图。在图2中，扇出光学互连104 使用三个卡202-204来实现，而扇入光学互连112也使用三个卡206-208来实现。每个卡 包括连接至电子器件102的单条信号线和八条分开的信号线，每条信号线都连接至栈110 中相对应的电子器件。例如，卡202包括单条信号线210和八条信号线212，该单条信号线 210用于接收从电子器件102输出的电信号，该八条信号线212用于分别将电信号传输至 栈110中的每个电子器件。注意，本专利技术的实施例并不限于将三个卡用于扇入和扇出光学 互连。在其他实施例中，任何合适数目的卡能被用于实现扇入和扇出光学互连104和112。 另外，该卡并不限于八条信号线。在其他实施例中，信号的数目可取决于电子器件的数目。图3示出根据本专利技术实施例配置的第一扇出光学互连卡300的示意图。该扇出 光学互连300包括激光器302、激光驱动器304、衍射光学元件306、光检测器阵列308和互 阻抗放大器310，它们都可安装到单个衬底312上。激光器302可以是垂直空腔表面发射 激光器(VCSEL)、分布式反馈激光器(DFL)、量子阱激光器、双异质结构激光器、发光二极管 (LED)或者适于发射单个光信号314的任何其它器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学互连，包括：激光器，其被配置为输出光信号；电子耦合至所述激光器的激光驱动器，其中所述激光驱动器引导促使所述激光器响应于由所述激光驱动器接收的电信号输出所述光信号；衍射光学元件，其被定位成接收所述光信号并被配置成将所述光信号分割成多个近似相同的光信号；以及光检测器阵列，其中所述光检测器阵列的每个光检测器将多个光信号中的一个转换成在单独信号线上输出的电信号。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：MRT谭，SY王，PK罗森伯格，
申请(专利权)人：惠普发展公司，有限责任合伙企业，
类型：发明
国别省市：US[美国]