CN115840269A - 光耦合附接到玻璃衬底的管芯的玻璃衬底内的光波导 - Google Patents

Abstract

本文描述的实施例可以涉及针对半导体封装的玻璃层内的光互连和光波导的装置、工艺和技术，其中与玻璃层物理且光耦合的管芯经由光波导彼此光耦合。一个或多个反射器可以用于引导光路径穿过玻璃层。可以描述和/或要求保护其他实施例。

Description

光耦合附接到玻璃衬底的管芯的玻璃衬底内的光波导

技术领域

本公开的实施例总体上涉及半导体封装领域，具体而言，涉及使用玻璃衬底的管芯的光耦合。

背景技术

计算和移动设备的持续增长将不断增加对半导体封装内的管芯数量的需求。

附图说明

图1示出了根据各种实施例的包括使用玻璃层内的波导与其他管芯光耦合的计算管芯的封装的截面侧视图和俯视图。

图2示出了根据各种实施例的包括使用多个玻璃层内的多个波导与其他管芯光耦合的计算管芯的封装的截面侧视图。

图3示出了根据各种实施例的包括与玻璃层中的波导光耦合的计算管芯的封装的截面侧视图，所述波导位于玻璃层内的多个深度处。

图4示出了根据各种实施例的包括与多个光波导串联光耦合的计算管芯的封装的截面侧视图。

图5示出了根据各种实施例的包括利用不同类型的光反射器与多层波导光耦合的计算管芯的封装的截面侧视图。

图6A-6E示出了根据各种实施例的玻璃层中的多个波导的制造过程中的各阶段。

图7A-7K示出了根据各种实施例的使用多个玻璃层的多个波导的制造过程中的各阶段。

图8示出了根据各种实施例的玻璃互连工艺的激光辅助蚀刻的多个示例。

图9示出了根据各种实施例的用于在玻璃层中形成波导的过程的示例。

图10示意性地示出了根据各种实施例的计算设备。

具体实施方式

本文所述的实施例可以涉及与在玻璃层内形成光互连和光波导相关的装置、工艺和技术，所述玻璃层也可以被称为玻璃衬底。这些光互连和光波导提供了管芯之间的长的高速通信路径，增加了管芯可达距离和在玻璃层上构建的多芯片封装(MCP)上的更高管芯计数集成。在实施例中，这些光互连和光波导，包括多层光波导，可以使用激光写入技术在玻璃层的不同深度处形成，或者使用单独的玻璃层或玻璃中介层的密封接合或共晶接合形成。

在实施例中，使用在玻璃层内包括光波导的光学连接性，可以显著地增加管芯的数量、管芯到管芯的可达距离(距离)以及MCP上的总输入/输出(I/O)带宽。另外，先前仅使用相邻管芯之间的高速桥接器才可以实现的管芯之间的高速连接现在可以在不相邻并且可以分开几毫米或更远的管芯之间实现。这促进了MCP可扩展性的提高。另外，实施例减少了管芯之间所需的链路的数量，并且还支持用于在可以作为管芯或小芯片的部分而包括的光子IC(PIC)之间的布线灵活性的非直线互连。这是由于与电互连相比，光互连中的I/O密度降低了至少五倍。

在传统实施方式中，基于电硅桥接器或硅中介层连接的MCP使用具有高密度的并行I/O。然而，这些实施方式支持仅几毫米的管芯到管芯的可达距离。结果，这些传统技术受限于在后相邻的管芯，这限制了可以集成到封装中的管芯的数量。基于传统有机封装的传统MCP可以具有几十毫米的可达距离，但是由于衬底设计规则而受制于带宽密度问题。

可以被称为xPU的高性能和复杂度处理器产品正在迁移到MCP配置内的异构集成架构。这是由于需要包括在管芯级集成的更高级功能，以避免导致较低产量和较高成本的大管芯，并且获得通过先进封装工艺集成各种工艺节点的小芯片的能力。

MCP的传统实施方式使用电互连，该电互连使用具有精细线宽和间隔的先进有机封装技术来实现，使用硅桥接器或硅中介层来实现。传统MCP互连的共同特征是以相对低的速度使用高密度I/O来实现总的高带宽，因此互连的可达距离非常短并且被限制到几毫米。这意味着，仅针对相隔较小距离的相邻管芯进行管芯到管芯互连，限制了可以互连和集成的管芯的数量。

传统的光信号传送技术能够支持覆盖几英尺、几英里或更长的长途距离，并且具有包括高带宽密度的特性。在本文所述的实施例中，在MCP架构内实现光信号技术，包括诸如玻璃层内的光波导和玻璃层内的反射器的特征，以在玻璃层内形成光路。在实施例中，可以形成多个光学玻璃层，并且多个光学玻璃层可以用于提供扩展的带宽和到达MCP内的不相邻管芯的能力。在实施例中，在玻璃层或玻璃衬底内形成不同级的波导的能力还提供了额外的灵活性以扩展管芯下面的高带宽通信。

在以下具体实施方式中，参考形成其一部分的附图，其中相同的附图标记始终标明相同的部分，并且在附图中通过说明的方式示出了其中可以实施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。

对于本公开，短语“A和/或B”表示(A)、(B)或(A和B)。对于本公开，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)。

本说明书可以使用基于透视的描述，例如顶/底、进/出、上/下等。这样的描述仅仅用于便于论述，并非旨在将文本所述实施例的应用限于任何特定的取向。

本说明书可以使用短语“在一实施例中”或“在实施例中”，其各自可以指代相同或不同实施例中的一个或多个。此外，如针对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。“耦合的”可以表示以下中的一个或多个。“耦合的”可以表示两个或更多个元件直接物理或电接触。然而，“耦合的”也可以表示两个或更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的元件之间。术语“直接耦合的”可以表示两个或更多个元件直接接触。

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。

如在本文中所使用的，术语“模块”可以指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、专用的或成组的)和/或存储器(共享的、专用的或成组的)、组合逻辑电路和/或提供所描述的功能的其他适当的部件，或者是它们的一部分，或者包括它们。

本文中的各图可以示出一个或多个封装组件的一层或多层。本文示出的层被示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示出的，并且未按比例绘制。因此，不应从图中假定层的相对大小，并且可以仅在具体指示或讨论时针对一些实施例假定大小、厚度或尺寸。

图1示出了根据各种实施例的包括使用玻璃层内的光波导与其他管芯光耦合的计算管芯的封装的截面侧视图和俯视图。封装100是MCP，其包括计算管芯102以及附加管芯(第一管芯104和第二管芯106)，所述附加管芯可以是高带宽存储器(HBM)或可能需要与计算管芯102高速通信的其他类型的管芯。

在实施例中，计算管芯102可以包括PIC电路103，第一管芯104可以包括PIC电路105，并且第二管芯106可以包括PIC电路107。在实施例中，PIC电路103、105、107可以包括用于沿着一条或多条光路120、122生成并接收光信号的光电路。PIC电路103、105、107可以包括光学部件，例如可以用于改变由PIC电路生成或接收的光信号的方向的反射器108。

在实施例中，计算管芯102、第一管芯104和第二管芯106可以与玻璃层110物理且光耦合。在实施例中，玻璃层110也可以称为玻璃衬底。在实施例中，玻璃层110可以包括填充有诸如铜的导电材料的一个或多个穿玻璃过孔(TGV)112，其可以用于将玻璃层110的第一侧110a处的计算管芯102与玻璃层110的与第一侧相反的第二侧110b电耦合。如示出的，计算管芯102可以使用焊料连接114与TGV 112电耦合。

在实施例中，第一光波导132可以用于沿着第一光路120将计算管芯102与第二管芯106光耦合，并且第二光波导130可以用于沿着第二光路122将计算管芯102与第一管芯104光耦合。如示出的，第一光路120可以被分成一系列光路段120a、120b、120c、120d、120e、120f。

光路段120a是光路在PIC 103与玻璃层110的顶部110a之间的部分。光路段120a可以通过计算管芯102和玻璃层110之间的空气而存在。在实施例中，计算管芯102下方的透明底部填充物(未示出)可以用作光传输介质。

光路段120b是光路在玻璃层110内的部分，用于将光从玻璃层110的顶部110a传输到玻璃层110内的第一反射器142。在实施例中，第一反射器142可以是曲面反射器，如示出的，或者可以是平面反射器，例如计算管芯102内的反射器108。在实施例中，可以通过凭借诸如激光写入的工艺修改折射率而在玻璃层110内形成第一反射器142。

在实施例中，光路段120c是形成在玻璃层110内的光路径，用于将来自第一反射器142的光传输到第一波导132的第一端132a。在实施例中，可以通过凭借诸如激光写入的工艺修改波导芯区的折射率来形成光路段120c。

光路段120d可以是形成在玻璃层110内的腔，用于将来自第一波导132的第二端132b的光传输到第二反射器144。

光路段120e可以是形成在玻璃层110内的腔，用于将来自第二反射器144的光传输到玻璃层110的第一侧110a。

光路段120f是光路在玻璃层110a的顶部与PIC 107之间的部分。光路段120f可以通过第二管芯106和玻璃层110之间的空气而存在。在实施例中，第二管芯106下方的透明底部填充物(未示出)可以用作光传输介质。应当理解，可以基于实现全内反射特性所需的折射率对比度来选择诸如第一光波导132以及反射器142、144的光路段的特性。

在实施例中，第二光路122可以具有与以上关于第一光路120描述的光路段类似的光路段，并且包括第二光波导130。

图150示出了封装100的俯视形式，示出了玻璃层110的第一侧100a，计算管芯102、第一管芯104和第二管芯106物理且光耦合到该第一侧。第二光波导130被示为在玻璃层110内与第一管芯104光耦合，并且第一光波导132被示为在玻璃层110内与第二管芯106光耦合。注意，两个光波导都被示为在玻璃层110的x-y平面中弯曲，并且第二光波导132在第一管芯104下方通过。

示出了其他光波导134、136与计算管芯102光耦合，并且与其他管芯115、117光耦合。注意，其他光波导134、136是直的，其中光波导136在玻璃层110内的较深的水平面处，并且在管芯115下方通过。

应当注意，光波导130、132、134、136的x-y平面布线的z深度可以基于计算管芯102与紧密群集的管芯集合104、106、115、117之间的高速I/O访问来设计，所述管芯集合可以不与计算管芯102相邻，并且可以在玻璃层110上定位在与计算管芯102相距5mm或更大的距离处。

在实施例中，在封装100设计期间，应当注意，使得针对短链路优化电收发器和光收发器两者，从而使光功率消耗在全功率消耗目标的限度内。

图2示出了根据各种实施例的包括使用多个玻璃层内的多个波导与其他管芯光耦合的计算管芯的封装的截面侧视图。可以类似于图1的封装100的封装200示出了其中可以类似于图1的玻璃层110的玻璃层210由耦合在一起的多个玻璃层210a、210b构成的实施例。可以通过如下方式来使用关于封装200所示的技术从而以简化的方式形成如关于封装100所述的光学特征：将这些特征的子集分别形成到各个玻璃层210a、210b上。

图3示出了根据各种实施例的包括与玻璃层中的波导光耦合的计算管芯的封装的截面侧视图，所述波导跨越玻璃层内的多个深度。可以类似于图1的封装100或图2的封装200的封装300包括可以类似于图1的玻璃层110的玻璃层310。可以类似于图1的计算管芯102和光路径120的计算管芯302和光路径320延伸穿过光波导332。

在实施例中，光波导332可以在玻璃层310内的不同水平面处。第一区段332a可以在玻璃层的第一深度处，该第一深度可以更靠近第一侧310a。第三区段332c可以在玻璃层的第二深度处，该第二深度可以更靠近第二侧310b。过渡区段332b可以从第一区段332a过渡到第三区段332c。在实施例中，光波导332还可以在玻璃层310的x-y平面内变化，如关于图1的图150更详细地讨论的。

图4示出了根据各种实施例的包括与多个光波导串联光耦合的计算管芯的封装的截面侧视图。可以类似于图3的封装300的封装400示出了其中可以类似于图3的光路径320的光路径420穿过在可以类似于图1的玻璃层110的玻璃层410内的第一深度处的第一光波导430和在玻璃层410内的第二深度处的第二光波导432的实施例。光路径420可以具有在计算管芯402内的PIC(未示出)处的第一端，所述PIC可以类似于图1的计算管芯102内的PIC103。光路径420可以具有在玻璃层410的边缘411处的第二端。

图5示出了根据各种实施例的包括利用不同类型的光反射器与波导光耦合的计算管芯的封装的截面侧视图。封装500和封装560示出了可以类似于图1的封装100的封装的两个实施例，其具有不同类型的反射器，所述反射器可以在光束穿过玻璃层510时控制光束的直径。在该示例实施例中，光波导530可以是具有大约10μm模场直径(MFD)的单模波导。

关于封装500，计算管芯502的PIC内的第一反射器572可以是凹面反射器，并且用于生成大约10μm MFD的准直光束。第二反射器574是平面反射器，以利用匹配MFD将光直接耦合到光波导530。

这种方法具有至少两个优点。首先，光束520的部分可以由凹面反射器572转换为MFD为10μm(其可以达到几百微米)的准直光束520a。此可达距离可足以覆盖包括计算管芯502凸块573距离和中介层厚度575到第二反射器574的距离。结果，在该实施例中，由于准直光束传播，第一反射器572和第二反射器574之间的传播距离具有灵活性。第二，第一反射器572和第二反射器574的尺寸可以相对较小，因为光束的MFD大约为10μm。

关于封装560，计算管芯502的PIC内的第一反射器576是平面反射器，使得光束522将在到达作为凹面反射器的第二反射器578之前扩展，在此后光束在进入光波导530之前重新会聚。例如，10μm的初始光束522的宽度将在该距离上扩展到约20-40微米。因此，第二反射器578是涵盖这种带宽的尺寸的会聚反射器，并且提供可以将光束522的宽度转换回到10μm的曲率半径，以用于单模光波导兼容性。基于玻璃层510的厚度和光波导530的深度，第二反射器578可能需要更大的尺寸。

图6A-6E示出了根据各种实施例的玻璃层中的多个波导的制造过程中的各阶段。图6A示出了制造过程中的一个阶段，其中确定玻璃层602。在实施例中，玻璃层602可以类似于图1的玻璃层102。

图6B示出了制造过程中的一个阶段，其中在玻璃层602中形成TGV 681。在实施例中，可以使用下面关于图8描述的技术形成TGV 681。然后在TGV 681的表面上和侧壁上沉积种晶层，以便能够进行随后的电镀。可以使用无电镀或溅射或原子层沉积(ALD)工艺来沉积种晶层。使用电解镀敷完成随后的填充TGV 681的电镀。可以抛光或蚀刻掉在玻璃表面上镀敷的额外的铜，以使TGV681内的铜与玻璃层602表面齐平。

图6C示出了制造过程中的一个阶段，其中用诸如铜的导电材料填充TGV 681以形成柱682。在实施例中，由导电材料制成的焊盘682A可以物理地耦合到柱682的任一侧。

图6D示出了制造过程中的一个阶段，其中在玻璃层602内形成光波导684、686。在实施例中，这些可以使用包括激光直写的技术来形成。在实施例中，可以形成透镜688并且将其在玻璃层602的表面处与光波导684、686光耦合以改进通过光波导684、686的光传输的效率。

图6E示出了制造过程中的一个阶段，其中使用焊料694将PIC 690、692与柱682电耦合。焊料凸块696可以施加到玻璃层602的相反侧，以准备电耦合到印刷电路板(PCB)(未示出)。在实施例中，PIC 690、692通过使用PIC内的反射器698与波导684、686光耦合。

图7A-7K示出了根据各种实施例的使用多个玻璃层的多个波导的制造过程中的各阶段。图7A包括制造过程中的一个阶段，其中确定第一玻璃层702。在实施例中，第一玻璃层702可以类似于图1的玻璃层102。

图7B示出了制造过程中的一个阶段，其中在玻璃层702中形成TGV 781。在实施例中，可以使用下面关于图8描述的技术以及关于图6B描述的技术来形成TGV 781。

图7C示出了制造过程中的一个阶段，其中用诸如铜的导电材料填充TGV 781以形成柱782。

图7D示出了制造过程中的一个阶段，其中在玻璃层702内的一定深度处形成了可以类似于图1的光波导130的嵌入式光波导730。可以使用工业中公知的方法(例如，离子交换工艺)形成嵌入式波导。

图7E示出了制造过程中的一个阶段，其中在玻璃层702的顶表面中制造腔750，并且暴露波导730的端部。反射镜752放置在腔750内。在实施例中，反射镜752可以相对于波导730成45°角放置。

图7F示出了制造过程中的一个阶段，其中将印刷包层材料754和芯材料756插入腔750中，以在腔752内形成光传输路径。工业中可用的标准包层和芯层可以用于制造该路径。这包括但不限于低密度形式的聚酰亚胺、聚链烷、聚氰酸酯、聚丙烯酸酯、聚硅氧烷和薄金属层(例如，铜、银、金或铝)。另外，任何聚全氟烃聚合物(Teflon类)都可以很好地用作包层。聚合物材料可以是浆料印刷的，而金属层可以使用例如浸渍工艺沉积。

图7G示出了制造过程中的一个阶段，其中形成并图案化可以类似于玻璃层702的第二玻璃层703，并且其包括第二光波导732，其中第二反射镜753以45°角定位在第二光波导732的两端。粘合剂756可以与第一玻璃层702的顶部耦合，并且玻璃层703、702物理耦合。

图7H示出了制造过程中的一个阶段，其中在玻璃层775(其是图7G的玻璃层702和玻璃层703的组合)内形成铜柱783。可以使用上面图6B中描述的工艺来形成柱或铜填充的开口。所得到的玻璃层775包括腔751和755。可以通过激光发射，随后进行如图8中所述的湿法蚀刻但不填充铜来形成腔。

图7I示出了制造过程中的一个阶段，其中用印刷包层材料754和芯材料756填充腔751、755以形成光传输路径。印刷包层和芯材料类似于上面图7F中所述的那样制造。

图7J示出了制造过程中的一个阶段，其中可以类似于图6D的透镜688的透镜788放置在玻璃层775一侧的光路径上。另外，铜焊盘782a可以形成在铜柱782的任一侧上。

图7K示出了制造过程中的一个阶段，其中使用焊料794将PIC 790、792与柱782电耦合。焊料凸块796可以施加到玻璃层775的相反侧，以准备电耦合到印刷电路板(PCB)(未示出)。在实施例中，通过使用PIC内的反射器798，将PIC 790、792与波导730、732光耦合。

图8示出了根据实施例的玻璃互连工艺的激光辅助蚀刻(其在本文中可以被称为“LEGIT”)的多个示例。LEGIT技术的一种用途是提供对用于半导体封装中的传统覆铜箔层压板(CCL)芯的替代性衬底芯材料，所述半导体封装用于实现诸如服务器、图形、客户机、5G等产品。通过使用激光辅助蚀刻、无裂纹、高密度的过孔钻孔，可以将中空形状形成到玻璃衬底中。在实施例中，可以调整不同的工艺参数以实现各种形状和深度的钻孔，从而打开玻璃中的创新设备、架构、工艺和设计之门。诸如本文所讨论的桥接器的实施例也可以利用这些技术。

图800示出了使用LEGIT形成通孔或盲孔的微电子封装衬底(例如，玻璃)中的通孔和盲孔(或沟槽)的高级工艺流程。具有激光诱导形态变化的玻璃的所得体积/形状可以随后被选择性蚀刻以形成可以填充有导电材料的沟槽、通孔或空隙。通孔812由来自玻璃晶圆806的相反侧上的两个激光源802、804的激光脉冲形成。如在本文中所使用的，穿通钻孔和通孔是指钻孔或过孔在玻璃/衬底的一侧开始而在另一侧结束的情况。盲钻孔和盲孔是指钻孔或过孔在衬底表面上开始并在衬底内部半途停止的情况。在实施例中，来自两个激光源802、804的激光脉冲垂直地施加到玻璃晶圆806，以在遇到激光脉冲的玻璃中引起形态变化808，其也可以被称为结构变化。这种形态变化808包括玻璃的分子结构的变化，以使得更容易蚀刻掉(去除部分玻璃)。在实施例中，可以使用湿法蚀刻工艺。

图820示出了用于双盲形状的高级工艺流程。双盲形状832、833可以由来自两个激光源822、824的激光脉冲形成，所述两个激光源可以类似于激光源802、804，位于可以类似于玻璃晶圆806的玻璃晶圆826的相反侧上。在该示例中，可以对来自两个激光源822、824的激光脉冲能量和/或激光脉冲暴露时间进行调整。结果，可以产生玻璃826中的形态变化828、829，这些变化使得更容易蚀刻掉部分玻璃。在实施例中，可以使用湿法蚀刻工艺。

图840示出了用于单盲形状的高级工艺流程，所述单盲形状也可以被称为沟槽。在该示例中，单个激光源842将激光脉冲输送到玻璃晶圆846以在玻璃846中产生形态变化848。如上所述，这些形态变化使得更容易蚀刻掉玻璃852的部分。在实施例中，可以使用湿法蚀刻工艺。

图860示出了通孔形状的高级工艺流程。在该示例中，单个激光源862将激光脉冲施加到玻璃866，以在玻璃866中产生形态变化868，该变化使得更容易蚀刻掉玻璃872的部分。如此处所示，已经调整来自激光源862的激光脉冲能量和/或激光脉冲曝光时间，以产生完全延伸穿过玻璃866的蚀刻去除部分872。

关于图8，尽管实施例示出了激光源802、804、822、824、842、862垂直于玻璃806、826、846、866的表面，但是在实施例中，激光源可以以与玻璃的表面成一定角度定位，具有脉冲能量和/或脉冲曝光时间变化，以便导致对角过孔或沟槽，或者成形过孔(如812、872)，例如使其成为圆柱形、锥形，或者包括某种其他特征。另外，改变玻璃类型也可以在过孔或沟槽内导致不同的特征，因为玻璃的蚀刻与玻璃的化学组分极为相关。

在使用关于图8所描述的工艺的实施例中，可以形成直径小于10μm且可以具有40:1到50:1的深宽比的通孔812、872。结果，密度高得多的过孔可以设置在玻璃内，并且以精细的间距彼此更接近地设置。在实施例中，该间距可以是50微米或更小。在形成过孔或沟槽之后，可以应用金属化工艺以便形成穿过过孔或沟槽的导电通路，例如镀敷通孔(PTH)。使用这些技术，更细间距的过孔可以导致更好的信号传输，允许更多的I/O信号被传送通过玻璃晶圆并到达诸如衬底的其他耦合部件。

图9示出了根据各种实施例的用于将开口腔PIC与热/功率管芯耦合的过程的示例。过程900可以使用如关于图1-8描述的技术、方法、系统和/或装置来执行。

在框902处，该过程可以包括确定具有第一侧和与第一侧相反的第二侧的玻璃层。

在框904处，该过程还可以包括在玻璃层内形成波导，该波导具有第一端和与第一端相反的第二端。

在框906处，该过程还可以包括形成从玻璃层的第一侧延伸到波导的第一端的第一光路径。

在框908处，该过程还可以包括形成从玻璃层的第一侧延伸到波导的第二端的第二光路径。

图10是根据本发明的实施例的计算机系统1000的示意图。根据如本公开中阐述的若干公开的实施例及其等同方案中的任一个，如所示的计算机系统1000(也被称为电子系统1000)可以体现用于光耦合附接到玻璃衬底的管芯的玻璃衬底内的光波导。计算机系统1000可以是诸如上网本计算机的移动设备。计算机系统1000可以是诸如无线智能电话的移动设备。计算机系统1000可以是台式计算机。计算机系统1000可以是手持读取器。计算机系统1000可以是服务器系统。计算机系统1000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1000是计算机系统，其包括系统总线1020以电耦合电子系统1000的各种部件。根据各种实施例，系统总线1020是单条总线或总线的任何组合。电子系统1000包括向集成电路1010供电的电压源1030。在一些实施例中，电压源1030通过系统总线1020向集成电路1010提供电流。

集成电路1010电耦合到系统总线1020，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1010包括可以是任何类型的处理器1012。如在本文中所使用的，处理器1012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1012包括用于光耦合附接到玻璃衬底的管芯的玻璃衬底内的光波导，或者与其耦合，如在本文中所公开的。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1010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1014，或用于服务器的通信电路。在实施例中，集成电路1010包括诸如静态随机存取存储器(SRAM)的管芯上存储器1016。在实施例中，集成电路1010包括嵌入式片上存储器1016，例如嵌入式动态随机存取存储器(eDRAM)。

在实施例中，集成电路1010由后续的集成电路1010补充。有用的实施例包括双处理器1013和双通信电路1015以及诸如SRAM的双管芯上存储器1017。在实施例中，双集成电路1010包括诸如eDRAM的嵌入式管芯上存储器1017。

在实施例中，电子系统1000还包括外部存储器1040，其进而可以包括适合于特定应用的一个或多个存储器元件，例如采用RAM形式的主存储器1042、一个或多个硬盘驱动器1044、和/或处理可移动介质1046的一个或多个驱动器，例如磁盘、光盘(CD)、数字多用途盘(DVD)、闪存驱动器、以及本领域中已知的其他可移动介质。根据实施例，外部存储器1040也可以是嵌入式存储器1048，例如管芯堆叠体中的第一管芯。

在实施例中，电子系统1000还包括显示设备1050、音频输出1060。在实施例中，电子系统1000包括输入设备，例如控制器1070，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1000中的任何其他输入设备。在实施例中，输入设备1070是相机。在实施例中，输入设备1070是数字录音机。在实施例中，输入设备1070是相机和数字录音机。

如在本文中所示出的，集成电路1010可以在多个不同实施例中实现，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用于光耦合附接到玻璃衬底的管芯的玻璃衬底内的光波导的封装衬底、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，该电子组件包括实现根据如本文中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用于光耦合附接到玻璃衬底的管芯的玻璃衬底内的光波导的封装衬底。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，包括根据具有用于光耦合附接到玻璃衬底的管芯的玻璃衬底内的光波导的若干公开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10的虚线所示。也可以包括无源器件，也如图10中所示。

各种实施例可以包括上述实施例的任何适当组合，包括以上以结合形式(和)描述的实施例的备选(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)，当执行所述指令时，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适当单元的装置或系统。

以上对所示实施例的描述，包括摘要中所描述的内容，不是旨在是详尽无遗的或将实施例限于所公开的精确形式。虽然为了说明的目的，在本文中描述了具体实施例，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。

根据以上详细描述，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于在说明书和权利要求书中公开的特定实施方式。相反，本发明的范围完全由所附权利要求确定，权利要求将根据权利要求解释的既定原则来解释。

以下段落描述各种实施例的示例。

示例

示例1是一种装置，包括：玻璃衬底，具有第一侧以及与第一侧相反的第二侧；第一光路径，从玻璃衬底的第一侧朝向玻璃衬底的第二侧延伸；以及玻璃衬底内的光波导，该光波导具有与第一光路径光耦合的第一端、以及与第一端相反的第二端，该第二端与第二光路径耦合。

示例2包括示例1的装置，还包括玻璃衬底内的反射器，反射器的部分与第一光路径相交并与光波导的第一端对准。

示例3包括示例2的装置，其中反射器选自以下中的一个：平面反射器或曲面反射器。

示例4包括示例2的装置，还包括从反射器的部分延伸到光波导的第一端的第三光路径。

示例5包括示例2的装置，其中第二光路径延伸到在玻璃衬底的边缘处的光耦合器。

示例6包括示例2的装置，其中反射器是第一反射器；并且还包括玻璃衬底内的第二反射器，第二反射器的部分与第二光路径相交并与光波导的第二端对准。

示例7包括示例6的装置，其中第二反射器选自以下中的一个：平面反射器或曲面反射器。

示例8包括示例6的装置，还包括从第二反射器的部分延伸到光波导的第二端的第四光路径。

示例9包括示例8的装置，其中第二光路延伸到从以下中所选择的一个：玻璃衬底的第一侧或玻璃衬底的第二侧。

示例10包括示例6的装置，其中光波导是第一光波导；并且还包括：玻璃衬底内的第二光波导，第二光波导具有第一端以及与第一端相反的第二端，第二光波导的第一端与第二光路径光耦合。

示例11包括示例10的装置，还包括：玻璃衬底内的第三反射器，第三反射器的部分与第二光路径相交并与第二光波导的第一端对准；以及从光波导的第二端延伸的第五光路径。

示例12包括示例10的装置，其中第一光波导和第二光波导在距玻璃层的第一侧的不同距离处。

示例13包括示例1的装置，其中第一光路径和第二光路径包括空气。

示例14包括示例1的装置，其中光波导平行于玻璃衬底的第一侧。

示例15包括示例1的装置，其中光波导具有平行于玻璃层的第一侧的第一部分和平行于玻璃层的第一侧的第二部分，并且其中光波导的第一部分在距玻璃层的第一侧的第一距离处，并且光波导的第二部分在距玻璃层的第一侧的第二距离处。

示例16包括示例1的装置，其中第一光路径或第二光路径是光波导。

示例17包括示例1-16中任一个的装置，其中第一光路径或第二光路径包括光学透镜。

示例18是一种方法，包括：确定具有第一侧以及与第一侧相反的第二侧的玻璃层；在玻璃层内形成波导，该波导具有第一端以及与第一端相反的第二端；形成从玻璃层的第一侧延伸到波导的第一端的第一光路径；以及形成从玻璃层的第一侧延伸到波导的第二端的第二光路径。

示例19包括示例18的方法，其中第一光路径或第二光路径是空气。

示例20包括示例18的方法，其中形成第一光路径还包括在第一光路径中形成反射器，反射器的部分与第二光路相交并与光波导的第一端对准。

示例21包括示例18的方法，其中在玻璃层内形成波导还包括沿与玻璃层的第一侧的平面基本上平行的平面形成波导。

示例22包括示例18-21中任一个的方法，其中形成波导还包括使用选自以下中的一个来形成波导：激光写入工艺、离子交换、密封接合工艺或共晶接合工艺。

示例23是一种封装，包括：第一管芯，与玻璃层的侧面耦合；第二管芯，与玻璃层的侧面物理且光耦合；并且玻璃层包括：在玻璃层内的光波导，该光波导具有与第一光路径光耦合的第一端、以及与第一端相反的第二端，该第二端与第二光路径耦合；第一光路径，与光波导的第一端和玻璃层的侧面光耦合；第二光路径，与光波导的第二端和玻璃层的侧面光耦合；并且其中第一光路径与第一管芯光耦合，并且其中第二光路径与第二管芯光耦合。

示例24包括示例23的封装，其中光波导是多层光波导。

示例25包括示例23-24中任一个的封装，其中第一管芯的光耦合和第二管芯的光耦合位于沿玻璃层的侧面大于5mm的距离处。

Claims (25)

1.一种装置，包括：

玻璃衬底，具有第一侧以及与所述第一侧相反的第二侧；

第一光路径，从所述玻璃衬底的所述第一侧朝向所述玻璃衬底的所述第二侧延伸；以及

所述玻璃衬底内的光波导，所述光波导具有与所述第一光路径光耦合的第一端、以及与所述第一端相反的第二端，所述第二端与第二光路径耦合。

2.根据权利要求1所述的装置，还包括所述玻璃衬底内的反射器，所述反射器的部分与所述第一光路径相交并与所述光波导的所述第一端对准。

3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述反射器选自以下中的一个：平面反射器或曲面反射器。

4.根据权利要求2所述的装置，还包括从所述反射器的所述部分延伸到所述光波导的所述第一端的第三光路径。

5.根据权利要求2所述的装置，其中，所述第二光路径延伸到在所述玻璃衬底的边缘处的光耦合器。

6.根据权利要求2所述的装置，其中，所述反射器是第一反射器；并且还包括所述玻璃衬底内的第二反射器，所述第二反射器的部分与所述第二光路径相交并与所述光波导的所述第二端对准。

7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述第二反射器选自以下中的一个：平面反射器或曲面反射器。

8.根据权利要求6所述的装置，还包括从所述第二反射器的所述部分延伸到所述光波导的所述第二端的第四光路径。

9.根据权利要求8所述的装置，其中，所述第二光路径延伸到从以下中所选择的一个：所述玻璃衬底的所述第一侧或所述玻璃衬底的所述第二侧。

10.根据权利要求6所述的装置，其中，所述光波导是第一光波导；并且还包括：

所述玻璃衬底内的第二光波导，所述第二光波导具有第一端以及与所述第一端相反的第二端，所述第二光波导的所述第一端与所述第二光路径光耦合。

11.根据权利要求10所述的装置，还包括：

所述玻璃衬底内的第三反射器，所述第三反射器的部分与所述第二光路径相交并与所述第二光波导的所述第一端对准；以及

从所述光波导的所述第二端延伸的第五光路径。

12.根据权利要求10所述的装置，其中，所述第一光波导和所述第二光波导在距所述玻璃层的所述第一侧的不同距离处。

13.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一光路径和所述第二光路径包括空气。

14.根据权利要求1所述的装置，其中，所述光波导平行于所述玻璃衬底的所述第一侧。

15.根据权利要求1所述的装置，其中，所述光波导具有平行于所述玻璃层的所述第一侧的第一部分和平行于所述玻璃层的所述第一侧的第二部分，并且其中，所述光波导的所述第一部分在距所述玻璃层的所述第一侧的第一距离处，并且所述光波导的所述第二部分在距所述玻璃层的所述第一侧的第二距离处。

16.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一光路径或所述第二光路径是光波导。

17.根据权利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15或16所述的装置，其中，所述第一光路径或所述第二光路径包括光学透镜。

18.一种方法，包括：

确定具有第一侧以及与所述第一侧相反的第二侧的玻璃层；

在所述玻璃层内形成波导，所述波导具有第一端以及与所述第一端相反的第二端；

形成从所述玻璃层的所述第一侧延伸到所述波导的所述第一端的第一光路径；以及

形成从所述玻璃层的所述第一侧延伸到所述波导的所述第二端的第二光路径。

19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述第一光路径或所述第二光路径是空气。

20.根据权利要求18所述的方法，其中，形成所述第一光路径还包括在所述第一光路径中形成反射器，所述反射器的部分与所述第二光路径相交并与所述光波导的所述第一端对准。

21.根据权利要求18所述的方法，其中，在所述玻璃层内形成所述波导还包括沿与所述玻璃层的所述第一侧的平面基本上平行的平面形成所述波导。

22.根据权利要求18、19、20或21所述的方法，其中，形成所述波导还包括使用选自以下中的一个来形成所述波导：激光写入工艺、离子交换、密封接合工艺或共晶接合工艺。

23.一种封装，包括：

第一管芯，与玻璃层的侧面耦合；

第二管芯，与所述玻璃层的所述侧面物理且光耦合；并且

所述玻璃层包括：

在所述玻璃层内的光波导，所述光波导具有与第一光路径光耦合的第一端、以及与所述第一端相反的第二端，所述第二端与第二光路径耦合；

第一光路径，与所述光波导的所述第一端和所述玻璃层的所述侧面光耦合；

第二光路径，与所述光波导的所述第二端和所述玻璃层的所述侧面光耦合；并且

其中，所述第一光路径与所述第一管芯光耦合，并且其中，所述第二光路径与所述第二管芯光耦合。

24.根据权利要求23所述的封装，其中，所述光波导是多层光波导。

25.根据权利要求23或25所述的封装，其中，所述第一管芯的光耦合和所述第二管芯的光耦合位于沿所述玻璃层的所述侧面大于5mm的距离处。

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