CN114660739A - 有源光学耦合器 - Google Patents

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Abstract

本文描述的实施例可以涉及与有源光学耦合器有关的装置、过程和技术，有源光学耦合器在硅光子封装的边缘处或附近提供光学耦合，以允许该封装与其他设备或外围设备光学耦合。在实施例中，有源光学耦合器与光子封装内部的光子IC(PIC)光学耦合，并且为光子封装外部的光路提供光学耦合机制。有源光学耦合器可以包括电气电路，并且可以耦合到封装衬底，以提供与有源光学耦合器的操作有关的数据。可以描述和/或要求保护其他实施例。

Description

有源光学耦合器
技术领域
本公开的实施例总体上涉及半导体封装领域，并且特别地，涉及耦合到光子封装的光子器件。
背景技术
虚拟机和云计算的持续增长将增加对可靠制造的半导体封装(包括光学封装)的需求。
附图说明
图1示出了在主板上的光子封装，其在封装的边缘处具有光学耦合器。
图2示出了根据各种实施例的有源光学耦合器的功能图。
图3示出了根据各种实施例的将有源光学耦合器并入到光子封装中的一个示例。
图4示出了根据各种实施例的将有源光学耦合器并入到包括保持特征的光子封装中的另一示例。
图5示出了根据各种实施例的将具有对准销的有源光学耦合器并入到光子封装中的另一示例。
图6示出了根据各种实施例的将具有对准孔的有源光学耦合器并入到光子封装中的另一示例。
图7示出了根据各种实施例的可移除光学适配器。
图8示出了根据各种实施例的安装在主板上并且与光子封装耦合的光学适配器。
图9示出了根据各种实施例的增强适配器的细节。
图10示出了根据各种实施例的包括光子晶体光纤(PCF)的有源光学耦合器。
图11示出了根据各种实施例的安装在主板上的包括与光子封装耦合的光学透镜的光学适配器。
图12示出了根据各种实施例的安装在主板上的包括用于将主板的光学层与光子封装光学耦合的光学路径的光学适配器。
图13是根据各种实施例的用于实施具有光子封装的有源光学耦合器的过程。
图14是根据本发明的实施例的计算机系统的示意图。
具体实施方式
本文描述的实施例可以涉及与光学耦合器有关的装置、过程、系统和技术，光学耦合器在光子封装的边缘处或附近提供光学耦合，以允许该封装与其他设备或外围设备耦合。在实施例中，光学耦合器与光子封装内部的光子IC(PIC)光学耦合，并且为光子封装外部的光路提供光学耦合机制。在实施例中，光子封装可以具有物理上接近片上系统(SOC)或者一些其他处理管芯的PIC，这可能要求PIC设置在光子封装内的中心位置。在实施例中，光学耦合器可以允许客户以方便的方式光学耦合光子封装。
另外，在实施例中，光学耦合器可以不与散热器物理接触。这可能导致散热器与光学耦合器之间的间隙，以允许进入光子封装的内部腔室。这种进入可以促进封装的清洁，例如，作为光子封装是其一部分的系统的定期维护的一部分。在实施例中，这种进入还可以促进封装的拆卸，以进行清洁或其他维护过程。本文描述的实施例可以涉及促进光学耦合的方便使用，同时仍然保持光纤连接器组件限于光子封装，其也可以被称为光子封装覆盖区。
实施例还可以描述有源光学耦合器，其可以与光子封装的衬底物理耦合，并且还与衬底电耦合，以提供用于有源光学耦合器的操作的监测和/或遥测数据。实施例还可以描述各种适配器，这些适配器可以在热沉阴影外部悬垂或延伸光学耦合器的到达范围，以及提供附加的光学路径路由和/或适配器的性能的分析功能。
这些实施例可以实现高度可靠的光学耦合机制，并且还可以促进现场光学信号监测，例如客户现场。在实施例中，这种有源光学耦合器和适配器可以包括电路监测(其包括光学信号强度)，可以具有已经附接的光纤，可以安装在主板或其他衬底上，或者可以与热硬件或其他封装结构耦合以给予耦合器或适配器结构刚性和对准。在实施例中，适配器可以包括用于光传输的透镜，并且可以包括集成在适配器内的PCF光纤，以促进操作分析和报告。在实施例中，适配器还可以使遥测能够监测和存储光学信号强度。
包括硅光子引擎/光纤模块的光子封装越来越多地被包括在与主SOC相同的封装中。这种传统封装解决方案涉及附接到PIC的光纤连接器子组件(称为“尾纤”)的组装。为了大批量制造和组装、测试以及运输和处理这些封装，期望限制光子封装覆盖区内的这些尾纤的长度。在光子封装覆盖区内包括无源光纤连接器的实施方式可能产生与外部连接器匹配的困难。用户必须到达热沉基座的下面，该热沉基座通常悬于散热器之上以连接邮件光纤连接器(mail optical fiber connector)。另外，插入和拔出公(male)或母(female)连接器变得复杂和不切实际，因为热沉或其他系统热解决方案必须在部署之后是可拆卸和可重新组装的，以用于定期清洁。
在以下具体实施方式中，参考形成其一部分的附图，其中类似的附图标记始终标明类似的部分，并且在附图中通过说明的方式示出了其中可以实践本公开的主题的实施例。应当理解，在不脱离本公开的范围的情况下，可以利用其他实施例，并且可以进行结构或逻辑改变。因此，以下具体实施方式不应被理解为限制性的，并且实施例的范围由所附权利要求及其等同方案限定。
为了本公开的目的，短语“A和/或B”表示(A)、(B)或(A和B)。为了本公开的目的，短语“A、B和/或C”表示(A)、(B)、(C)、(A和B)、(A和C)、(B和C)、或(A、B和C)。
本描述可以使用基于透视的描述，例如顶/底、进/出、上/下等。这种描述仅仅用于便于论述，并非旨在将本文所述实施例的应用限定为任何特定取向。
本描述可以使用短语“在一实施例中”或“在实施例中”，其每一个都可以指代相同或不同实施例中的一个或多个。此外，如关于本公开的实施例所使用的术语“包括”、“包含”、“具有”等是同义词。
本文可以使用术语“与…耦合”连同其派生词。“耦合”可以表示以下的一个或多个。“耦合”可以表示两个或多个元件直接物理或电接触。然而，“耦合”也可以表示两个或多个元件彼此间接接触，但仍彼此协作或相互作用，并且可以表示一个或多个其他元件耦合或连接在表述为彼此耦合在一起的元件之间。术语“直接耦合”可以表示两个或多个元件直接接触。
可以以最有助于理解所要求保护的主题的方式将各种操作依次描述为多个分立的操作。然而，描述的顺序不应被解释为暗示这些操作必须是顺序相关的。
如本文所使用的，术语“模块”可以指以下部件，或者是以下部件的一部分，或者包括以下部件：ASIC、电子电路、执行一个或多个软件或固件程序的处理器(共享的、专用的或组)和/或存储器(共享的、专用的或组)、组合逻辑电路、和/或提供所描述的功能的其他合适的部件。
本文的各图可以描绘一个或多个封装组件的一个或多个层。本文描绘的层被描绘为不同封装组件的层的相对位置的示例。这些层是为了解释的目的而描绘的，并且未按比例绘制。因此，不应从图中假定层的相对大小，并且仅在具体指示或讨论的情况下，可以针对一些实施例假定大小、厚度或尺寸。
图1示出了在主板上的光子封装，其在封装的边缘处具有光学耦合器。系统100示出了包括衬底104以及与衬底104耦合的PIC 106和SOC 108的光子封装102。在实施方式中，SOC 108可以是XPU、中央处理器单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、加速器或者一些其他处理芯片或管芯。在实施方式中，SOC108和PIC 106可以使用互连桥、嵌入式多管芯互连桥(EMIB)、硅中介层、衬底104上的有机布线或者衬底104上的再分布层(RDL)电耦合(未示出)。注意，在传统实施方式中，光学连接器112可以与衬底104物理耦合，但不电耦合。
光纤110可以将PIC 106与光学连接器112光学耦合。在实施方式中，散热器114与SOC 108、PIC 106和光学连接器112热耦合和/或物理耦合。在实施方式中，散热器114与衬底104物理耦合。在实施方式中，光纤110可以是波导、开放空气通道或者一些其他光学路径，以实现光子封装102内的PIC 106与连接器112之间的光学耦合。在实施方式中，热沉基座116可以与散热器114热耦合和/或物理耦合。其他冷却元件(例如，冷却鳍状物118)可以热和物理耦合到热沉基座116。
如图所示，光子封装102可以经由球栅阵列(BGA)122与主板120耦合。在实施例中，可以使用其他电和/或物理耦合方法和技术来将主板120与衬底104耦合。在实施方式中，与光纤126光学耦合的外部连接器124可以由客户拥有，并且在安装期间由客户插入到连接器112中。注意，难以到达热沉基座116和散热器114下面以将连接器124插入到光学连接器112。在不从光子封装102拆卸热沉116或散热器114的情况下，插入和拔出连接器124可能是困难的。
图2示出了根据各种实施例的有源光学耦合器的功能图。有源光学耦合器200可以类似于图1的光学耦合器112，包括第一光学接口230，用于从光纤232接收来自多达N个信道的光信号。在实施例中，第一光学接口230可以包括物理插座(未示出)或者其他类似接纳特征，以促进光纤232插入到第一光学接口230中。例如，使用诸如图1的耦合器124的耦合器。光路234将从第一光学接口230接收的光耦合到第二光学接口236。在实施例中，光路234可以包括波导、一条或多条光纤或者开放空气连接器，以允许第一光学接口230与第二光学接口236之间的光学耦合，第二光学接口236可以与光纤238光学耦合。
有源光学耦合器200还可以包括光子电路241，其可以用于对在光路234中传播的光进行采样和/或监测。在实施例中，光子电路241可以包括一个或多个单信道分光器、光电二极管以及其他与光子有关的部件，以感测和收集与有源光学耦合器200有关的操作数据。光子电路241还可以用于监测有源光学耦合器200在光学性能之外的其他操作方面，例如，操作温度或带宽。
在实施例中，光子电路241可以经由电连接242电耦合到衬底204，衬底204可以与图1的衬底104类似。在其他实施例中，电连接242可以耦合到主板，例如，图1的主板120。在实施例中，电连接242可以提供与一些其他处理或存储部件(例如，与图1的PIC 106和/或SOC 108)的电耦合(未示出)。在实施例中，电连接242可以是互连桥(例如，EMIB)、硅中介层、衬底204上的有机布线或衬底204上的RDL或者一些其他电耦合。在实施例中，电耦合可以是高密度电耦合。使用电连接242，由光子电路241收集的数据可以实现关于有源光学耦合器200的操作的遥测。
例如，有源光学耦合器200可以从衬底204主动地汲取电流，或者利用主板上的板载放大器或图1的PIC 106上的预先存在的集成电路，来测量、监测或存储(例如)光学信号强度。在实施例中，光子电路241可以包括N+1信道适配器，其可以包括用于光学信号的常规发送和接收的N个光学信道以及实现遥测的1个信道。N+1信道适配器可以包括单信道分光器，其在特殊模式下操作，以周期性地监测并且存储有源光学耦合器200的光学输出功率。在实施例中，具有光子电路241中的变化部件的有源光学耦合器200可以被配置用于台式、现场或最终系统级测试。
图3示出了根据各种实施例的将有源光学耦合器并入到光子封装中的一个示例。可以与图1的光子封装102类似的光子封装302与主板320耦合，主板320可以与图1的主板120类似。封装302包括与PIC 306和SOC 308耦合的衬底304，它们可以与图1的衬底104、PIC106和SOC 108类似。可以与图2的有源光学耦合器200类似的有源光学耦合器312被示为通过光学耦合310与PIC 306光学耦合。在实施例中，光学耦合310可以是光纤、波导或者开放空气通道。
有源光学耦合器312可以与衬底304物理耦合。在实施例中，可以通过在有源光学耦合器312与衬底304之间应用粘合剂(例如环氧树脂)、在衬底内的机械切割部(mechanical cuts)(例如，孔或槽)、或通过焊接来实现该物理耦合。注意，气隙311存在于热沉基座316(可以与图1的热沉基座116类似)与有源光学耦合器312之间，以提供到光子封装302中的进入入口。注意，在实施例中，可以与图1的散热器114类似的散热器314不与有源光学耦合器312接触。
图4示出了根据各种实施例的将有源光学耦合器并入到包括保持特征的光子封装中的另一示例。与主板420耦合的光子封装402可以类似于图3的与主板320耦合的光子封装302。可以与图3的有源光学耦合器312类似的有源光学耦合器412包括在有源光学耦合器412中的引导孔413，以促进当外部光学耦合器插入到有源光学耦合器412中时的精准对准。例如，对准销可以插入到引导孔413中。在实施例中，可以存在多个引导孔413，以接纳可以是外部光学耦合器的部分的多个对准销。注意，引导孔413被示为孔，但是其可以具有延伸进入或延伸出有源光学耦合器412的任何形状。
另外，保持机构415可以与热沉基座416耦合，热沉基座416可以与图3的热沉基座316类似。在实施例中，该保持机构415可以是使用销417固定到热沉基座416的弹簧。其他实施例可以使用一些其他固定机构。在实施例中，可以存在与热沉基座416耦合的一个或多个保持机构415。如图所示，保持机构415可以是弯曲的，或者具有另一形状和/或其他特征，其可以压靠在外部光学耦合器的一侧上，以提供将外部光学耦合器固定到有源光学耦合器412的机械力。
图5示出了根据各种实施例的将具有对准销的有源光学耦合器并入到光子封装中的另一示例。耦合到主板520的光子封装502可以类似于图4的耦合到主板420的光子封装402。可以与图4的有源光学耦合器412类似的有源光学耦合器512可以包括可以与图4的保持机构415类似的保持机构515。如图所示，有源光学耦合器512可以包括与有源光学耦合器512物理耦合的对准销519。在实施例中，可以存在多于一个的对准销519。在实施例中，对准销519用于配合到外部光学耦合器中的对准孔中，如下文进一步描述的。
图6示出了根据各种实施例的将具有对准孔的有源光学耦合器并入到光子封装中的另一示例。耦合到主板620的光子封装602可以类似于图5的耦合到主板520的光子封装502。这里，可以与图5的有源光学耦合器512类似的有源光学耦合器612与外部光学耦合器640物理和光学耦合。外部光学耦合器640可以与一条或多条光纤642光学耦合。
可以与图5的销519类似的销619可以插入在有源光学耦合器612与外部光学耦合器640之间。在实施例中，可以存在多个销619。当外部光学耦合器640与有源光学耦合器612耦合时，这些销619可以用于精确地对准光学垫(pad)的表面。另外，可以与图5的保持机构515类似的保持机构615被示为向外部光学耦合器642的一侧施加压力。该施加的压力可以提供机械压力，以促进有源光学耦合器612与外部光学耦合器640之间的高质量光学耦合和外部耦合器640的保持。
注意，在本文描述的实施例中，外部光学耦合器640可以是公耦合器，并且有源光学耦合器612可以是母耦合器，或者外部光学耦合器640可以是母耦合器，并且有源光学耦合器612可以是公耦合器。
图7示出了根据各种实施例的可移除光学适配器。可以与图6的光子封装602类似的光子封装702可以耦合到可以与图6的主板620类似的主板720。可以与图6的有源光学耦合器612或者图1的光学耦合器112类似的光学耦合器712可以与可移除光学适配器750物理和光学耦合。在实施例中，光学适配器750可以被固定到光学耦合器712的一侧。光学适配器750可以与外部光学耦合器740可移除地耦合并且光学耦合。
光学适配器750可以具有用于与外部光学耦合器740耦合的第一侧750a和用于与光学耦合器712耦合的第二侧750b，在实施例中，光学耦合器712可以是有源光学耦合器。用于与外部光学耦合器740耦合的光学适配器750的第一侧750a可以被设计为用于一种或多种标准耦合配置。因此，适配器750的第二侧750b可以被设计成对于光学耦合器712的配置而言是唯一的配置。
在操作期间，适配器750将从外部光学耦合器740接收的光学信号发送到有源光学耦合器712，并且将从有源光学耦合器712接收的光学信号发送到外部光学耦合器740。
图8示出了根据各种实施例的安装在主板上并且与光子封装耦合的光学适配器。光子封装802与主板820耦合，其可以与图7的与主板720耦合的光子封装702类似。光子封装802可以包括增强适配器850，增强适配器850可以与图7的适配器750类似。增强适配器850还可以称为光学耦合装置。
在实施例中，增强适配器850可以物理耦合到主板820，主板820可以与图1的主板120类似。在实施例中，增强适配器850可以与主板820电耦合。在实施例中，该电耦合可以允许增强适配器850接收来自主板的电力。在实施例中，该电耦合可以允许增强适配器850经由电信号通信，以在主板820与增强适配器850之间发送和接收数据。该数据可以包括增强适配器850的遥测数据。在实施例中，增强适配器850可以不与衬底804物理耦合，衬底804可以与图1的衬底104类似。在其他实施例中，增强适配器850可以与散热器814部分耦合，散热器814可以与图1的散热器114类似。
图9示出了根据各种实施例的增强适配器的细节。增强适配器900可以与图8的增强适配器850类似。增强适配器900可以与外部光学耦合器940耦合，外部光学耦合器940可以与图7的外部光学耦合器740类似。增强适配器900还可以与光学耦合器912耦合，光学耦合器912可以与图8的光学耦合器812类似。注意，在实施例中，光学耦合器912可以与图1的光学耦合器112类似，或者可以与图3的有源光学耦合器312类似。
可以与图2的光路234类似的光路934可以耦合外部光学耦合器940与光学耦合器912之间的光信号。在实施例中，光路934可以包括波导、一条或多条光纤或者开放空气连接器，以促进光学耦合。在实施例中，光路934可以包括一条或多条光纤，该光纤是单模(SM)、多模(MM)或偏振保持(PM)光纤。
增强适配器900还可以包括可以与图2的光子电路241类似的光子电路941。光子电路941可以用于对在光路934中传播的光进行采样和/或监测。在实施例中，光子电路可以包括一个或多个单信道分光器、光电二极管以及其他与光子有关的感测和收集操作数据部件(例如，温度传感器)。光子电路941还可以用于监测增强适配器900在光学性能之外的其他操作方面，例如，增强适配器900的操作温度。
在实施例中，光子电路941可以经由电连接942(可以与图2的电连接242类似)电耦合到主板920(可以与图8的主板820类似)。在实施例中，主板920可以是衬底或PCB。在实施例中，电连接942可以提供与一些其他处理或存储部件(例如，与图3的PIC 306和/或SOC308)的电耦合(未示出)。
在实施例中，电连接942可以是互连桥(例如，EMIB)、硅中介层、衬底(例如，主板920)上的有机布线或主板920上的RDL或者一些其他电耦合。在实施例中，电耦合可以是高密度电耦合。使用电连接942，由光子电路941收集的数据可以实现经由主板920发送的关于增强适配器900的操作的遥测数据。
例如，增强适配器900可以从主板904主动地汲取电流，或者可以利用板载放大器或图3的PIC 306和/或SOC 308上的预先存在的集成电路，以测量、监测或存储(例如)光学信号强度。在实施例中，具有光子电路941中的变化部件的增强适配器900可以被配置为用于台式、现场或最终系统级测试。
图10示出了根据各种实施例的包括光子晶体光纤(PCF)的增强适配器。增强适配器1000示出了图9的增强适配器900的部件的至少部分。在实施例中，增强适配器1000可以与外部光学耦合器1040光学耦合，外部光学耦合器1040可以与图9的外部光学耦合器940类似。增强适配器1000还可以与光学耦合器1012光学耦合，光学耦合器1012可以与图9的光学耦合器912类似。
可以与图9的光路934类似的光路1034可以包括一条或多条光纤，该光纤是光子晶体光纤(PCF)。在实施例中，PCF可以充当温度的物理传感器。在实施例中，图9的光子电路941可以接收和/或处理该温度数据，并且将其提供给如上文所述的其他部件。在实施例中，包括PCF的光路1034可以被包括在图8的增强适配器850内。
图11示出了根据各种实施例的安装在主板上的包括与光子封装耦合的光学透镜的光学适配器。光子封装1102可以与主板1120耦合，它们可以与图7的光子封装702和主板720类似。主板1120可以包括增强适配器1150，增强适配器1150可以与图7的增强适配器750类似。如图所示，增强适配器1150可以包括透镜1172、1174，它们分别设置为与外部光学耦合器1140(可以与图7的外部光学耦合器740类似)相邻，并且可以与光学耦合器1112(可以与图7的光学耦合器712类似)相邻。
在实施例中，透镜1172、1174可以是具有多个透镜的透镜阵列，其中，每个透镜传输光学信道。在实施例中，增强适配器1150可以不包含任何光纤，而是使用波导或开放空气通道来光学耦合透镜1172、1174。
图12示出了根据各种实施例的安装在主板上的包括用于将主板的光学层与光子封装光学耦合的光学路径的光学适配器。与主板1220耦合的光子封装1202(可以与图7的与主板720耦合的光子封装702类似)包括增强适配器1250，增强适配器1250可以与图7的增强适配器750类似。
在这一实施例中，增强适配器1250可以包括与光学耦合器1212光学耦合的一条或多条光路1282、1283，光学耦合器1212可以与图7的光学耦合器712类似。一条或多条光路1282、1283可以与主板1220的光学层1286内的光路1280光学耦合，主板1220可以与图7的主板720类似。
在这一实施例中，可以存在多个光学路由特征1283(例如，反射镜或反射器)，这些光学路由特征1283可以包括在增强适配器1250内，以沿光路1282、1283正确地路由光学信号。在实施例中，光学层1286可以包括光学路由特征1288(例如，反射镜或反射器)，以路由从外部光学耦合器1240接收的光学信号。如图所示，外部光学耦合器1240可以与主板1220光学耦合。在实施例中，在主板1220的边缘处可以存在耦合特征(未示出)，以将外部光学耦合器1240与主板1220的光学层1286物理和光学对准。
图13是根据各种实施例的用于实施具有光子封装的有源光学耦合器的过程。过程1300可以使用如本文所述(并且具体地，关于图1-12)的装置、系统、技术或过程来实施。
在块1302处，过程包括识别封装的衬底，衬底具有第一侧和与第一侧相对的第二侧。衬底可以至少与图1的衬底104、图2的衬底204、图3的衬底304、图4的衬底404和图8的衬底804类似。在实施例中，衬底的第一侧可以是有源侧，并且衬底的第二侧可以是底侧。
在块1304处，过程还可以包括将PIC耦合到衬底的第一侧。在实施例中，PIC可以至少与图1的PIC 106和图3的PIC 306类似，并且如在附图中其他地方所示。
在块1306处，过程还可以包括将增强光学耦合器物理耦合到衬底的第一侧，有源光学耦合器设置在衬底的边缘处或附近。在实施例中，有源光学耦合器至少可以包括图3的有源光学耦合器312、图4的412、图5的512、图6的612、图7的712、图9的912、图10的1012、图11的1112或者图12的1212。
图14是根据本发明的实施例的计算机系统1400的示意图。根据本公开中阐述的若干公开实施例及其等同方案中的任何一个，所描绘的计算机系统1400(也称为电子系统1400)可以体现有源光学耦合器。计算机系统1400可以是诸如上网本计算机的移动设备。计算机系统1400可以是诸如无线智能电话的移动设备。计算机系统1400可以是台式计算机。计算机系统1400可以是手持式阅读器。计算机系统1400可以是服务器系统。计算机系统1400可以是超级计算机或高性能计算系统。
在实施例中，电子系统1400是计算机系统，其包括系统总线1420以电耦合电子系统1400的各种部件。根据各种实施例，系统总线1420是单条总线或总线的任何组合。电子系统1400包括向集成电路1410供电的电压源1430。在一些实施例中，电压源1430通过系统总线1420向集成电路1410提供电流。
集成电路1410电耦合到系统总线1420，并且包括根据实施例的任何电路或电路的组合。在实施例中，集成电路1410包括可以是任何类型的处理器1412。如本文所使用的，处理器1412可以表示任何类型的电路，例如但不限于微处理器、微控制器、图形处理器、数字信号处理器、或另一处理器。在实施例中，处理器1412包括以下部件或与以下部件耦合：包括有源光学耦合器的部件，如本文所公开的。在实施例中，在处理器的存储器高速缓存中得到SRAM实施例。可以包括在集成电路1410中的其他类型的电路是定制电路或专用集成电路(ASIC)，例如，用于诸如蜂窝电话、智能电话、寻呼机、便携式计算机、双向无线电、和类似电子系统的无线设备中的通信电路1412，或用于服务器的通信电路。在实施例中，集成电路1410包括诸如静态随机存取存储器(SRAM)的管芯上存储器1416。在实施例中，集成电路1410包括嵌入式管芯上存储器1416，例如嵌入式动态随机存取存储器(eDRAM)。
在实施例中，集成电路1410由后续的集成电路1411补充。有用的实施例包括双处理器1413和双通信电路1415以及诸如SRAM的双管芯上存储器1417。在实施例中，双集成电路1410包括诸如eDRAM的嵌入式管芯上存储器1417。
在实施例中，电子系统1400还包括外部存储器1440，其进而可包括适合于特定应用的一个或多个存储器元件，例如RAM形式的主存储器1442、一个或多个硬盘驱动器1444、和/或操控可移动介质1446(例如，磁盘、光盘(CD)、数字多用途盘(DVD)、闪存存储器驱动器、以及本领域中已知的其他可移动介质)的一个或多个驱动器。根据实施例，外部存储器1440也可以是嵌入式存储器1448，例如管芯堆叠体中的第一管芯。
在实施例中，电子系统1400还包括显示设备1450、音频输出1460。在实施例中，电子系统1400包括诸如控制器的输入设备1470，其可以是键盘、鼠标、跟踪球、游戏控制器、麦克风、语音识别设备、或将信息输入到电子系统1400中的任何其他输入设备。在实施例中，输入设备1470是相机。在实施例中，输入设备1470是数字录音机。在实施例中，输入设备1470是相机和数字录音机。
如本文所示，集成电路1410可以在多个不同实施例中实施，包括根据若干公开的实施例及其等同方案中的任何一个的具有有源光学耦合器的封装衬底、电子系统、计算机系统、制造集成电路的一种或多种方法、以及制造电子组件的一种或多种方法，该电子组件包括根据如本文在各种实施例中阐述的若干公开的实施例及其本领域公认的等同方案中的任何一个的具有有源光学耦合器的封装衬底。元件、材料、几何形状、尺寸和操作顺序都可以改变以适应特定的I/O耦合要求，包括根据若干公开的具有有源光学耦合器的封装衬底实施例及其等同方案中的任何一个的嵌入处理器安装衬底中的微电子管芯的阵列触点数、阵列触点配置。可以包括基础衬底，如图14的虚线所示。也可以包括无源器件，如图14中所描绘的。
各种实施例可以包括上述实施例的任何合适组合，包括以上以结合形式(和)描述的实施例的替代(或)实施例(例如，“和”可以是“和/或”)。此外，一些实施例可以包括其上存储有指令的一个或多个制品(例如，非暂时性计算机可读介质)，所述指令当被执行时，导致上述实施例中的任何实施例的动作。此外，一些实施例可以包括具有用于执行上述实施例的各种操作的任何合适模块的装置或系统。
以上对所示实施例的描述(包括摘要中所描述的)不是旨在是详尽无遗的或将实施例限制为所公开的精确形式。虽然为了说明的目的，本文描述了具体实施例，但是如相关领域的技术人员将认识到的，在实施例的范围内各种等同修改是可能的。
根据以上具体实施方式，可以对实施例进行这些修改。在所附权利要求中使用的术语不应被解释为将实施例限制于在说明书和权利要求中公开的具体实施方式。相反，本发明的范围完全由所附权利要求确定，所附权利要求将根据权利要求解释的既定原则来释义。
以下段落描述各种实施例的示例。
示例
示例1是一种有源光学耦合器装置，包括：第一光学接口，用于接收或发送一个或多个光信号；第二光学接口，用于接收或发送一个或多个光信号；光子电路，与第一光学接口或第二光学接口光学耦合，以监测有源光学耦合器装置的操作；电气电路，与光子电路耦合，以促进对有源光学耦合器装置的监测；并且其中，第一光学接口和第二光学接口光学耦合，以允许由第一光学接口接收的光被发送到第二光学接口，并且允许由第二光学接口接收的光被发送到第一光学接口。
示例2可以包括根据示例1所述的装置，其中，装置与衬底物理耦合，并且其中，电气电路与衬底电耦合，以提供与电气电路的电耦合。
示例3可以包括根据示例2所述的装置，其中，与衬底的电耦合用于向装置提供电力。
示例4可以包括根据示例2所述的装置，其中，光子电路包括一个或多个光子二极管。
示例5可以包括根据示例2所述的装置，其中，监测有源光学耦合器装置的操作还包括识别与有源光学耦合器装置的操作的操作特性有关的数据。
示例6可以包括根据示例5所述的装置，其中，识别与一个或多个光信号的特性有关的数据还包括将与一个或多个光信号的特性有关的数据传输到电气电路。
示例7可以包括根据示例6所述的装置，其中，电气电路基于识别的数据将电信号传输到衬底。
示例8可以包括根据示例1所述的装置，其中，第一光学接口与装置外部的光子集成电路(PIC)光学耦合。
示例9可以包括根据示例8所述的装置，其中，第一光学接口通过以下中的选定一者与装置外部的PIC光学耦合：光波导或者光纤。
示例10可以包括根据示例1-9中的任何一者所述的装置，还包括耦合到第二光学接口的插座机构，插座机构用于接纳包括一条或多条光纤的光纤外壳。
示例11可以包括根据示例10所述的装置，还包括一个或多个特征，用于将插座机构与光纤外壳对准。
示例12可以包括根据示例11所述的装置，其中，一个或多个特征中的一个包括以下中的选定一者：用于接纳与光纤外壳耦合的销的孔，或者用于插入到光纤外壳的孔中的销。
示例13可以包括根据示例10所述的装置，还包括保持特征，用于将光纤外壳保持在插座机构中。
示例14是一种光学耦合装置，包括：第一光学接口，用于接收或发送一个或多个光信号；第二光学接口，用于接收或发送一个或多个光信号；其中，第一光学接口和第二光学接口光学耦合，以允许由第一光学接口接收的光被发送到第二光学接口，并且允许由第二光学接口接收的光被发送到第一光学接口；并且其中，第一光学接口用于与光子连接器光学耦合，光子连接器与光子封装物理集成，并且位于光子封装的边缘处或附近。
示例15可以包括根据示例14所述的装置，其中，光子连接器与光子封装的散热器物理和热耦合。
示例16可以包括根据示例14所述的装置，其中，第一光学接口用于与光子连接器可移除地耦合。
示例17可以包括根据示例14所述的装置，还包括：光子电路，与第一光学接口或第二光学接口光学耦合，以监测光学耦合装置的操作；电气电路，与光子电路耦合，以促进对光学耦合装置的操作的监测；并且其中，装置与衬底物理耦合，衬底与光子封装耦合。
示例18可以包括根据示例17所述的装置，其中，衬底是主板；并且其中，第二光学接口与主板中的光学层光学耦合。
示例19可以包括根据示例18所述的装置，其中，第一光学接口与第二光学接口之间的光路包括一个或多个反射器或反射镜。
示例20可以包括根据示例17所述的装置，其中，光子电路包括光子晶体光纤(PCF)，以感测光学耦合装置的温度数据。
示例21可以包括根据示例20所述的装置，其中，电气电路用于向与光子封装耦合的衬底传输电信号。
示例22可以包括根据示例14-21中的任何一者所述的装置，其中，第一光学接口与一个或多个第一透镜耦合，并且其中，第二光学接口与一个或多个第二透镜耦合，一个或多个第一透镜和一个或多个第二透镜用于促进一个或多个光信号的接收或发送。
示例23可以是一种封装，包括：衬底；光子IC(PIC)，具有第一侧和与第一侧相对的第二侧，PIC的第一侧与衬底耦合；XPU，具有第一侧和与第一侧相对的第二侧，XPU的第一侧与衬底耦合并且与PIC的第一侧电耦合；散热器，与封装耦合并且与PIC的第二侧和XPU的第二侧热耦合；光学耦合器，设置在衬底的边缘处或附近，并且与衬底物理耦合，光学耦合器包括：第一光学接口，用于接收或发送一个或多个光信号，并且与PIC光学耦合；第二光学接口，用于接收或发送一个或多个光信号；并且其中，第一光学接口和第二光学接口光学耦合，以允许由第一光学接口接收的光被发送到第二光学接口，并且允许由第二光学接口接收的光被发送到第一光学接口；并且其中，光学耦合器不与散热器物理或热耦合。
示例24可以包括根据示例23所述的封装，还包括至少部分地围绕光学耦合器的气隙，以允许进入封装的一个或多个内部腔室以进行清洁。
示例25可以包括根据示例23所述的封装，其中，XPU是以下中的选定一者：中央处理器单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、加速器或者一些其他处理设备。
示例26可以包括根据示例23-25中的任何一者所述的封装，其中，PIC和XPU通过以下中的选定一者电耦合：互连桥、嵌入式多管芯互连桥(EMIB)、硅中介层、衬底上的有机布线、或者衬底上的再分布层(RDL)。
示例27可以包括根据示例23所述的封装，其中，与PIC光学耦合的第一光学接口还包括通过以下中的选定一者与PIC光学耦合的第一光学接口：光波导或光纤。
示例28可以包括根据示例23所述的封装，其中，与衬底物理耦合的光学耦合器还包括通过以下中的选定一者与衬底物理耦合的光学耦合器：粘合剂、衬底内的机械切割部、或焊料。
示例29可以包括根据示例23所述的封装，其中，光学耦合器还包括耦合到第二光学接口的插座机构，插座机构用于接纳包括一条或多条光纤的光纤外壳。
示例30可以包括根据示例29所述的封装，其中，光学耦合器还包括一个或多个特征，用于将插座机构与光纤外壳对准。
示例31可以包括根据示例30所述的封装，其中，一个或多个特征中的一个包括以下中的选定一者：用于接纳与光纤外壳耦合的引导销的孔，或者用于插入到光纤外壳中的孔中的与光学耦合器物理耦合的引导销。
示例32可以包括根据示例29所述的封装，还包括保持特征，用于将光纤外壳保持在插座机构中。
示例33可以包括根据示例32所述的封装，其中，保持特征是与热沉物理耦合的拉紧夹，热沉热和物理耦合到散热器。
示例34是一种方法，包括：识别封装的衬底，衬底具有第一侧和与第一侧相对的第二侧；将光子IC(PIC)耦合到衬底的第一侧；以及将有源光学耦合器物理耦合到衬底的第一侧，有源光学耦合器设置在衬底的边缘处或附近。
示例35是根据示例34所述的方法，其中，有源光学耦合器包括：第一光学接口，用于接收或发送一个或多个光信号，并且与PIC光学耦合；第二光学接口，用于接收或发送一个或多个光信号；并且其中，第一光学接口和第二光学接口光学耦合，以允许由第一光学接口接收的光被发送到第二光学接口，并且允许由第二光学接口接收的光被发送到第一光学接口；并且使PIC与有源光学耦合器的第一光学接口光学耦合。
示例36可以包括根据示例34-35中的任何一项所述的方法，其中，将有源光学耦合器物理耦合到衬底的第一侧还包括通过以下中的选定一者将有源光学耦合器物理耦合到衬底的第一侧：粘合剂、衬底内的机械切割部、或焊料。

Claims (25)

1.一种有源光学耦合器装置，包括：
第一光学接口，用于接收或发送一个或多个光信号；
第二光学接口，用于接收或发送所述一个或多个光信号；
光子电路，与所述第一光学接口或所述第二光学接口光学耦合，以监测所述有源光学耦合器装置的操作；
电气电路，与所述光子电路耦合，以促进对所述有源光学耦合器装置的所述监测；并且
其中，所述第一光学接口和所述第二光学接口光学耦合，以允许由所述第一光学接口接收的光被发送到所述第二光学接口，并且允许由所述第二光学接口接收的光被发送到所述第一光学接口。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述装置与衬底物理耦合，并且其中，所述电气电路与所述衬底电耦合，以提供与所述电气电路的电耦合。
3.根据权利要求2所述的装置，其中，与所述衬底的所述电耦合用于向所述装置提供电力。
4.根据权利要求2所述的装置，其中，所述光子电路包括一个或多个光子二极管。
5.根据权利要求2所述的装置，其中，监测所述有源光学耦合器装置的操作还包括识别与所述有源光学耦合器装置的所述操作的操作特性有关的数据。
6.根据权利要求5所述的装置，其中，识别与所述一个或多个光信号的特性有关的数据还包括将与所述一个或多个光信号的所述特性有关的所述数据传输到所述电气电路。
7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述电气电路基于识别的所述数据将电信号传输到所述衬底。
8.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一光学接口与所述装置外部的光子集成电路(PIC)光学耦合。
9.根据权利要求8所述的装置，其中，所述第一光学接口通过以下中的选定一者与所述装置外部的所述PIC光学耦合：光波导或者光纤。
10.根据权利要求1、2、3、4、5、6、7、8或9所述的装置，还包括耦合到所述第二光学接口的插座机构，所述插座机构用于接纳包括一条或多条光纤的光纤外壳。
11.根据权利要求10所述的装置，还包括一个或多个特征，用于将所述插座机构与所述光纤外壳对准。
12.一种光学耦合装置，包括：
第一光学接口，用于接收或发送一个或多个光信号；
第二光学接口，用于接收或发送所述一个或多个光信号；
其中，所述第一光学接口和所述第二光学接口光学耦合，以允许由所述第一光学接口接收的光被发送到所述第二光学接口，并且允许由所述第二光学接口接收的光被发送到所述第一光学接口；并且
其中，所述第一光学接口用于与光子连接器光学耦合，所述光子连接器与光子封装物理集成，并且位于所述光子封装的边缘处或附近。
13.根据权利要求12所述的装置，其中，所述光子连接器与所述光子封装的散热器物理和热耦合。
14.根据权利要求12所述的装置，其中，所述第一光学接口用于与所述光子连接器可移除地耦合。
15.根据权利要求12所述的装置，还包括：
光子电路，与所述第一光学接口或所述第二光学接口光学耦合，以监测所述光学耦合装置的操作；
电气电路，与所述光子电路耦合，以促进对所述光学耦合装置的所述操作的所述监测；并且
其中，所述装置与衬底物理耦合，所述衬底与所述光子封装耦合。
16.根据权利要求15所述的装置，其中，所述衬底是主板；并且其中，所述第二光学接口与所述主板中的光学层光学耦合。
17.根据权利要求16所述的装置，其中，所述第一光学接口与所述第二光学接口之间的光路包括一个或多个反射器或反射镜。
18.根据权利要求15所述的装置，其中，所述光子电路包括光子晶体光纤(PCF)，以感测所述光学耦合装置的温度数据。
19.根据权利要求12所述的装置，其中，所述第一光学接口与一个或多个第一透镜耦合，并且其中，所述第二光学接口与一个或多个第二透镜耦合，所述一个或多个第一透镜和所述一个或多个第二透镜用于促进所述一个或多个光信号的接收或发送。
20.一种封装，包括：
衬底；
光子IC(PIC)，具有第一侧和与所述第一侧相对的第二侧，所述PIC的所述第一侧与所述衬底耦合；
XPU，具有第一侧和与所述第一侧相对的第二侧，所述XPU的所述第一侧与所述衬底耦合并且与所述PIC的所述第一侧电耦合；
散热器，与所述封装耦合并且与所述PIC的所述第二侧和所述XPU的所述第二侧热耦合；
光学耦合器，设置在所述衬底的边缘处或附近，并且与所述衬底物理耦合，所述光学耦合器包括：
第一光学接口，用于接收或发送一个或多个光信号，并且与所述PIC光学耦合；
第二光学接口，用于接收或发送所述一个或多个光信号；并且
其中，所述第一光学接口和所述第二光学接口光学耦合，以允许由所述第一光学接口接收的光被发送到所述第二光学接口，并且允许由所述第二光学接口接收的光被发送到所述第一光学接口；并且其中，所述光学耦合器不与所述散热器物理或热耦合。
21.根据权利要求20所述的封装，还包括至少部分地围绕所述光学耦合器的气隙，以允许进入所述封装的一个或多个内部腔室以进行清洁。
22.根据权利要求20所述的封装，其中，所述XPU是以下中的选定一者：中央处理器单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、加速器或者一些其他处理设备。
23.根据权利要求20、21或22所述的封装，其中，所述PIC和所述XPU通过以下中的选定一者电耦合：互连桥、嵌入式多管芯互连桥(EMIB)、硅中介层、所述衬底上的有机布线、或者所述衬底上的再分布层(RDL)。
24.根据权利要求20所述的封装，其中，与所述PIC光学耦合的所述第一光学接口还包括通过以下中的选定一者与所述PIC光学耦合的所述第一光学接口：光波导或光纤。
25.根据权利要求20所述的封装，其中，与所述衬底物理耦合的所述光学耦合器还包括通过以下中的选定一者与所述衬底物理耦合的所述光学耦合器：粘合剂、所述衬底内的机械切割部、或焊料。
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