CN110824862A - 一种直写光刻设备图形数据高速传输装置及其传输方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种直写光刻设备图形数据高速传输装置，包括图形显示器件、通过刚挠结合板与图形显示器件相连的数据接收处理板、通过多模光纤与数据接收处理板相连的数据转换板以及与数据转换板相连的主机。数据接收处理板包括FPGA芯片一和分别与FPGA芯片一相连的高速连接器、DLP模组、SFP+光模块和QSFP+光模块一。高速连接器与刚挠结合板的一端相连。数据转换板包括FPGA芯片二、QSFP+光模块二和PCI‑E 3.0 X8接口。FPGA芯片二分别与QSFP+光模块二、PCI‑E 3.0 X8接口相连。QSFP+光模块一通过多模光纤与QSFP+光模块二相连。本发明能够有效提高直写光刻设备图形数据的传输速率，进而实现图形的快速精准曝光，大幅度提高直写光刻设备单位时间产能。
Description
技术领域
本发明涉及直写光刻设备图形数据高速传输技术领域，具体涉及一种直写光刻设备图形数据高速传输装置及其传输方法。
背景技术
激光直写光刻设备是在IC（集成电路）和高精度PCB（印刷电路板）生产中的关键设备，其中图形数据的高速传输一直是设备性能提升中的关键一环。用户图形输入到光刻设备以后，需要根据提取到的实际基板参数对用户原图形进行处理。处理后的大量图形数据需要在短时间内发送到专用的图形显示器件(DMD)进行显示曝光。图形发送的快速与否直接制约着图形曝光的速度。
随着制造工艺的不断进步，用户需求的不断提升，曝光图形中的线宽越来越细，由此产生的图形数据量也以指数量级在增长。同时工厂对于直写光刻设备单位时间内的产能要求也越来越高。这就要求直写光刻设备必须要在短时间内将数据由主机传输到DMD上，但是长期以来直写光刻设备图形传输都是通过具备千兆以太网或者10Gbps以太网的装置进行。这两种速率已经不能满足实际应用场景的需求。因此，急需开发一种具备更加高速传输速率的直写光刻设备图形数据高速传输装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种直写光刻设备图形数据高速传输装置及其传输方法，该传输装置及其传输方法能够解决现有技术中图形传输不及时导致的设备产能无法提升的问题。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种直写光刻设备图形数据高速传输装置，包括图形显示器件、通过刚挠结合板与图形显示器件相连的数据接收处理板、通过多模光纤与数据接收处理板相连的数据转换板以及与数据转换板相连的主机。
具体地说，所述数据接收处理板包括FPGA芯片一和分别与FPGA芯片一相连的高速连接器、DLP模组、SFP+光模块和QSFP+光模块一。所述高速连接器与刚挠结合板的一端相连。
所述数据转换板包括FPGA芯片二、QSFP+光模块二和PCI-E 3.0 X8接口；所述FPGA芯片二分别与QSFP+光模块二、PCI-E 3.0 X8接口相连。
所述QSFP+光模块一通过多模光纤与QSFP+光模块二相连。
进一步的，所述数据接收处理板还包括分别与FPGA芯片一相连的DLP模组、DDR3/DDR4内存条一、固态硬盘、电源模块一和千兆网模块。
进一步的，所述数据转换板还包括分别与FPGA芯片二相连的DDR3/DDR4内存条二和电源模块二。
进一步的，所述DLP模组与图形显示器件之间通过多组并行的LVDS差分信号进行数据传输。
进一步的，所述数据接收处理板采用十八层PCB板材制作；所述数据转换板采用十六层PCB板材制作；所述十八层PCB板材和十六层PCB板材均采用Panasonic公司的MEGTRON4系列高速板材，保证了40Gbps数据传输时的信号质量。
进一步的，所述刚挠结合板采用8层硬板和6层软板压合的方式制作，保证LVDS信号高质量传输的同时兼顾柔性和韧性。
进一步的，所述刚挠结合板的两端分别通过SAMTEC高速连接器与图形显示器件、数字接收处理板相连，保证连接的可靠性和数据传输的稳定性。
进一步的，所述FPGA芯片一采用XILINX公司的Kintex UltraScale或者VirtexUltraScale系列。
进一步的，所述FPGA芯片二使用Kintex7、Virtex7、Kintex UltraScale和VirtexUltraScale系列。
本发明还涉及一种上述直写光刻设备图形数据高速传输装置的传输方法，该方法包括以下步骤：
（1）将主机处理后的图形数据通过PCI-E 3.0 X8接口发送到主机侧的数据转换板，FPGA芯片二将依据PCI-E通信协议传输的数据转换成40Gbps的高速串行数据后发送到QSFP+光模块二，QSFP+光模块二将接收到的数据进行电信号转光信号的转换，并在转换完毕后将图形数据通过多模光纤发送到数据接收处理板的QSFP+光模块一中。
（2）QSFP+光模块一将接收到的图形数据进行光信号转电信号的转换，将数据还原为40Gbps的高速串行数据后发送给FPGA芯片一。
（3）FPGA芯片一将接收到的由主机传输过来的图形数据写入到固态硬盘中，同时将下一刻需要曝光的数据从固态硬盘中读出转移到DDR3/DDR4内存条一中进行处理，处理后的数据通过多组并行的LVDS串行信号发送到DLP模组进行后处理。
（4）DLP模组处理后的数据使用LVDS串行信号通过刚挠结合板发送给图形显示器件进行显示。
由以上技术方案可知，本发明能够有效提高直写光刻设备图形数据的传输速率，进而实现图形的快速精准曝光，大幅度提高直写光刻设备单位时间产能。
附图说明
图1是本发明中传输装置的原理框图；
图2是本发明中数据接收处理板的原理框图；
图3是本发明中数据转换板的结构原理框图。
其中：
1、图形显示器件，2、刚挠结合板，3、高速连接器，4、数据接收处理板，5、QSFP+光模块一，6、多模光纤，7、QSFP+光模块二，8、数据转换板，9、PCI-E 3.0 X8接口，10、主机， 12、DDR3/DDR4内存条一，14、固态硬盘，15、FPGA芯片一，16、电源模块一，17、SFP+光模块，18、千兆网模块，19、FPGA芯片二，20、DDR3/DDR4内存条二，21、电源模块二。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明：
如图1所示的一种直写光刻设备图形数据高速传输装置，包括图形显示器件（DMD）1、通过刚挠结合板2与图形显示器件（DMD）1相连的数据接收处理板4、通过多模光纤6与数据接收处理板4相连的数据转换板8以及与数据转换板8相连的主机10。DMD：DigitalMicromirror Device，数字微镜器件；一种由数百万个小微镜组成的数字器件。
具体地说，如图2所示，所述数据接收处理板4包括FPGA芯片一15、高速连接器3、SFP+光模块17和QSFP+光模块一5。所述FPGA芯片一15分别与高速连接器3、SFP+光模块17、QSFP+光模块一5相连；所述高速连接器与刚挠结合板的一端相连。所述数据接收处理板还包括分别与FPGA芯片一相连的DLP模组、DDR3/DDR4内存条一、大容量M.2 固态硬盘14、电源模块一16和千兆网模块18。所述DDR3/DDR4内存条一和大容量M.2 固态硬盘14，用于数据的交换和存储。所述电源模块一16，用于为整个数据接收处理板4供电。QSFP+：Quad SmallForm-factor Pluggable Plus，一种光纤通信接口。SFP+：Small Form-factor PluggablePlus，一种光纤通信接口。SFP+光模块和QSFP+光模块是通信领域用到的光电转换部件。
如图3所示，所述数据转换板8包括FPGA芯片二19、QSFP+光模块二7和PCI-E 3.0X8接口9；所述FPGA芯片二19分别与QSFP+光模块二7、PCI-E 3.0 X8接口9相连。所述数据转换板8还包括分别与FPGA芯片二19相连的DDR3/DDR4内存条二20和电源模块二21。所述DDR3/DDR4内存条二20，用于数据的交换和存储。所述电源模块二21，用于为整个数据转换板8供电。
进一步的，所述QSFP+光模块一5通过多模光纤6与QSFP+光模块二7相连。通过多模光纤6相连的QSFP+光模块一5与QSFP+光模块二7，用于光信号与电信号之间的转换，从而实现图形数据的高速、远距离传输。
进一步的，所述DLP模组13与图形显示器件1之间通过多组并行的LVDS差分信号进行数据传输，传输介质是刚挠结合板2。所述DLP模组13，连接在高速连接器3与FPGA芯片一15之间。所述DLP模组13，用于进行图形显示器件1的数据处理。
进一步的，所述数据接收处理板4采用十八层PCB板材制作；所述数据转换板8采用十六层PCB板材制作；所述十八层PCB板材和十六层PCB板材均采用Panasonic公司的MEGTRON4系列高速板材，保证了40Gbps数据传输时的信号质量。
进一步的，所述刚挠结合板2采用8层硬板和6层软板压合的方式制作，保证LVDS信号高质量传输的同时兼顾柔性和韧性。
进一步的，所述刚挠结合板2的两端分别通过SAMTEC高速连接器与图形显示器件1、数字接收处理板4相连，保证连接的可靠性和数据传输的稳定性。
进一步的，所述FPGA芯片一15采用XILINX公司的Kintex UltraScale或者VirtexUltraScale系列。所述FPGA芯片一15，用于对数据进行接收和处理。
进一步的，所述FPGA芯片二19使用Kintex7、Virtex7、Kintex UltraScale和Virtex UltraScale系列。所述FPGA芯片二19，用于对数据进行接收和处理。
本发明还涉及一种上述直写光刻设备图形数据高速传输装置的传输方法，该方法包括以下步骤：
（1）将主机10处理后的待曝光的图形数据通过数据转换板8上的PCI-E 3.0 X8接口输入到高速传输链路中，也就是发送到主机10侧的数据转换板8，数据转换板8上的FPGA芯片二19将依据PCI-E通信协议传输的数据转换成40Gbps的高速串行数据后发送到QSFP+光模块二7，QSFP+光模块二7将接收到的40Gbps的电信号数据转换为光信号，并在转换完毕后将图形数据通过多模光纤6以40Gbps的速率发送到数据接收处理板4的QSFP+光模块一5中。
（2）数据接收处理板4将接收到的数据进行校验无误后，QSFP+光模块一5将接收到的图形数据（此时为光信号）还原成40Gbps的电信号后，输入到FPGA芯片一15中 。
（3）FPGA芯片一15根据实际的应用需求将接收到的由主机10传输过来的图形数据写入到固态硬盘14或DDR3/DDR4内存条一12中。同时，FPGA芯片一15将下一刻需要曝光的数据从固态硬盘14中读出转移到DDR3/DDR4内存条一12中进行处理，处理后的数据通过多组并行的LVDS串行信号发送到DLP模组13进行后处理。
（4）DLP模组13处理后的数据使用LVDS串行信号通过刚挠结合板2发送给图形显示器件1进行图形数据的精细显示。
综上所述，本发明可以将主机上需要传输的大量图形数据通过PCI-E3.0 X8接口输入到数据转换板上；数据转换板上的FPGA芯片二对数据进行处理后，通过QSFP+光模块二转换为光信号进行远距离传输；远端的数据接收处理板上的QSFP+光模块一接收光信号，并将光信号还原成电信号后传输给数据接收处理板上的FPGA芯片一进行处理；FPGA芯片一将处理后的图形数据通过高速连接器和刚挠结合板传输到图形显示器件DMD进行精细显示曝光。本发明还可以实现对输入的图形进行任意角度旋转、分区域涨缩、线宽补偿、添加任意字符等功能。因此，本发明大大提升了直写光刻设备内大数据传输的传输速率，进而提升了设备整体的单位时间产能；本发明的传输与接收部分除了具备40Gbps高速传输能力的QSFP+光模块接口外，还保留了其他常用的数据传输接口，在满足数据高速率传输的前提下，兼容性也得到了增强；本发明将图形数据的传输、处理、存储、显示等多功能集成在一起；本发明实现了大数据的远距离传输，突破了高速传输距离较短的限制，最远传输距离可达1KM。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (10)
1.一种直写光刻设备图形数据高速传输装置，其特征在于：包括图形显示器件、通过刚挠结合板与图形显示器件相连的数据接收处理板、通过多模光纤与数据接收处理板相连的数据转换板以及与数据转换板相连的主机；
所述数据接收处理板包括FPGA芯片一和分别与FPGA芯片一相连的高速连接器、DLP模组、SFP+光模块和QSFP+光模块一；
所述数据转换板包括FPGA芯片二、QSFP+光模块二和PCI-E 3.0 X8接口；所述FPGA芯片二分别与QSFP+光模块二、PCI-E 3.0 X8接口相连；
所述QSFP+光模块一通过多模光纤与QSFP+光模块二相连。
2.根据权利要求1所述的一种直写光刻设备图形数据高速传输装置，其特征在于：所述数据接收处理板还包括分别与FPGA芯片一相连的DDR3/DDR4内存条一、固态硬盘、电源模块一和千兆网模块。
3.根据权利要求1所述的一种直写光刻设备图形数据高速传输装置，其特征在于：所述数据转换板还包括分别与FPGA芯片二相连的DDR3/DDR4内存条二和电源模块二。
4.根据权利要求1所述的一种直写光刻设备图形数据高速传输装置，其特征在于：所述DLP模组与图形显示器件之间通过多组并行的LVDS差分信号进行数据传输。
5.根据权利要求1所述的一种直写光刻设备图形数据高速传输装置，其特征在于：所述数据接收处理板采用十八层PCB板材制作；所述数据转换板采用十六层PCB板材制作；所述十八层PCB板材和十六层PCB板材均采用Panasonic公司的MEGTRON4系列高速板材。
6.根据权利要求1所述的一种直写光刻设备图形数据高速传输装置，其特征在于：所述刚挠结合板采用8层硬板和6层软板压合的方式制作。
7.根据权利要求1所述的一种直写光刻设备图形数据高速传输装置，其特征在于：所述刚挠结合板的两端分别通过SAMTEC高速连接器与图形显示器件、数字接收处理板相连。
8.根据权利要求1所述的一种直写光刻设备图形数据高速传输装置，其特征在于：所述FPGA芯片一采用XILINX公司的Kintex UltraScale或者Virtex UltraScale系列。
9.根据权利要求1所述的一种直写光刻设备图形数据高速传输装置，其特征在于：所述FPGA芯片二使用Kintex7、Virtex7、Kintex UltraScale和Virtex UltraScale系列。
10.根据权利要求1~9任意一项所述的直写光刻设备图形数据高速传输装置的传输方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
（1）将主机处理后的图形数据通过PCI-E 3.0 X8接口发送到主机侧的数据转换板，FPGA芯片二将依据PCI-E通信协议传输的数据转换成40Gbps的高速串行数据后发送到QSFP+光模块二，QSFP+光模块二将接收到的数据进行电信号转光信号的转换，并在转换完毕后将图形数据通过多模光纤发送到数据接收处理板的QSFP+光模块一中；
（2）QSFP+光模块一将接收到的图形数据进行光信号转电信号的转换，将数据还原为40Gbps的高速串行数据后发送给FPGA芯片一；
（3）FPGA芯片一将接收到的由主机传输过来的图形数据写入到固态硬盘中，同时将下一刻需要曝光的数据从固态硬盘中读出转移到DDR3/DDR4内存条一中进行处理，处理后的数据通过多组并行的LVDS串行信号发送到DLP模组进行后处理；
（4）DLP模组处理后的数据使用LVDS串行信号通过刚挠结合板发送给图形显示器件进行显示。
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| GR01 | Patent grant |