CN1735828A - 光子电路板 - Google Patents

Abstract

一种光子电路板，包括：连接设置电路、用来连接所述连接设置电路和多个设备的电线路组、连接到所述连接设置电路的光I/O(输入/输出)设备和连接到所述光学I/O设备并适用于传输光信号的二维光传输介质。所述连接设置电路包括能够改变所述电线路组和所述光学I/O设备的连接模式的电路。

Description

光子电路板

技术领域

本发明涉及适用于使用光传送信号的光子电路板(photoniccircuit board)，还涉及使用这种电路板的半导体设备。

背景技术

当数据信号通过金属线以高速(例如，1Gbps的速率)进行传送时，电子设备和置于其附近的导线受到所谓电磁干扰(EMI)的影响。

EMI的强度可以用源(频率、波形、驱动电流)强度×转换系数(与电源线的谐振、与附近线的耦合)×天线因子(连接器、电极)来表示。换句话说，已知EMI的强度依赖于导线的长度、电流值、信号传送速度、信号脉冲波形等等。

已经做出利用光线路(可以传播光信号的波导)的尝试，以基于以下的事实来避免EMI的影响，即，在因为不发生电磁感应而只使用光线路的电路中，转换系数被降低到零。

例如，U.S.P 5191219公开了一种如下面所定义的信息处理设备。

其定义了一种信息处理设备，包括：形成沿二维延伸并充当共享介质的平面光波导的装置；多个光发射装置和多个光检测装置，其在所述平面光波导上沿二维延伸以分别广播光信号到所述平面光波导，并从所述平面光波导吸收光信号；和，多个子系统，其包括用来在所述共享介质中处理光信号的输入和输出端口，所述光检测装置耦接到输入端口，所述光发射装置耦接到子系统的输出端口。

除了上面定义的信息处理设备之外，还将参考附图的图16来描述使用光线路的信号传输。

参考图16，当设备A、B和C(2010、2020和2030)传送信号到设备D(2040)时，设备A、B和C通常经过分别连接到它们的E/O设备(2011、2021和2031)传送信号到相应的O/E设备(2041、2042和2043)。在图16中，参考符号2060表示光线路，其示意性地画出，并且实际上对应于线型波导。然而，光学I/O(输入/输出)设备(具体来说，是E/O设备或O/E设备)通常很昂贵，因此希望减少在该电路中所涉及的光学I/O设备的数量。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种可以减少光学I/O设备的数量的光子电路板，还提供一种包括这种电路板的半导体装置。

根据本发明，上述目的是通过提供这样一种光子电路板来实现的，该电路板包括：连接设置电路；一组用来连接该连接设置电路和多个设备的电线路；连接到该连接设置电路的光学I/O(输入/输出)设备和连接到光学I/O设备并适用于传送光信号的二维光传输介质，所述连接设置电路包括能够改变所述电线路组和光学I/O设备的连接模式的电路。

这样，根据本发明，提供一种可以减少光学I/O设备数量的光子电路板。

在本发明的一个实施例中，安排连接设置电路以便所述电线组的多条电线连接到单个光学I/O设备。在本发明的另一个实施例中，安排连接设置电路以便光学I/O设备的数量小于所述电线路组的电线路的数量。

根据本发明，连接到设备的电线路组不是固定地连接到各自的光学I/O设备，而是通过连接设置电路连接到一个光学I/O设备。以此方式，不再需要为每个设备提供光学I/O设备。

可以通过使用可重新配置的集成电路例如用于连接设置电路的FPGA(现场可编程门阵列)来改变连接的模式。

更具体来说，根据本发明的光子电路板是通过布置电布线层和光布线层并包括多个电子设备来实现的多层电路板。它可以是包括具有适用于选择性地为各电子设备建立布线的门阵列，并使用从包括用于整个线路(包括电布线层)的电连接的电线路以及光线路的多条线路中选出的线路的设备的多层电路板，光线路具有EO设备，其具有将电子设备的电信号转换成光信号并将其传输到光布线层的功能，和具有接收光信号并将其转换成电信号的功能的OE设备。

通过这种配置，当电线路和光线路共存时，开关线路的操作具体通过响应于从电子设备向中间设备(mediating device)发布的改变布线的请求根据预定的程序重新配置门阵列的电路来实现。

附图说明

图1A是电布线层的示意平面图，显示了本发明的第二实施例。图1B是光布线层示意平面视图，也显示了本发明的第二实施例。图1C是本发明第二实施例的示意平面图，显示了放置在一起的电布线层和光布线层。

图2是图1C中沿着线2-2截取的本发明第二实施例的示意横截面图。

图3是光球(photonic ball)IC的示意性展示。

图4是另一光球IC的示意性展示。

图5是本发明第三实施例的示意横截面图。

图6是本发明第四实施例的示意横截面图。

图7是本发明第五实施例的示意横截面图。

图8是本发明第六实施例的示意平面图。

图9是本发明第七实施例的示意平面图。

图10本发明原理的示意性展示。

图11是本发明原理的另一示意性展示。

图12是本发明原理的再一示意性展示。

图13是本发明原理的再一示意性展示。

图14是本发明原理的再一示意性展示。

图15是本发明第一实施例配置的示意性显示。

图16是现有技术的示意性展示。

具体实施方式

现在，将参考显示本发明优选实施例的附图来更详细描述本发明。

(第一实施例)

现在，将参考图15描述本发明的第一实施例。图15示意性显示了根据本发明的光子电路板的第一实施例的配置。虽然下面按照用作光学I/O设备的E/O设备来描述第一实施例，但是下面的描述也适用于O/E设备。换句话说，下面的描述既适用于E/O设备也适用于O/E设备。就本发明来说，光学I/O设备指的是可以输入或输出光信号的设备，E/O设备指的是可以将电信号转换成光信号的设备，而O/E设备指的是可以将光信号转换成电信号的设备。

在图15中，显示了连接设置电路2190，用来电连接所述连接设置电路2190和多个设备(分别表示为2010、2020和2030的设备A、B和C)的电线路组1650，E/O设备2011和2021连接到该连接设置电路2190。虽然图15显示了两个E/O设备，但是，除非每个设备2010、2020和2030都具有E/O设备，否则在此情况下E/O设备的数量不应该受任何特定限制，虽然优选地，E/O设备的数量小于经由电线路组连接到所述连接设置电路2190的设备的数量。在图15中，参考符号2160表示光学地连接E/O设备到O/E设备1660的光传输介质。优选地，该光传输介质是二维类型的光传输介质。进一步，如果多个E/O设备需要与光传输介质连接，如图15所示，那么优选地使用通常可应用到E/O设备的二维类型的光传输介质。就本发明来说，二维光传输介质可以是页型或平面(或弯曲的)光波导。从而，光信号通过页型或平面波导按平面内传播进行传送。

连接设置电路2190担当定义设备(A、B和C)和E/O设备的连接的任务。虽然连接设置电路只需要具有开关功能，但是优选地可以使用可重新配置的集成电路，例如，FPGA。由于例如FPGA(现场可编程门阵列)的可编程集成电路包括使用AND电路和OR电路或适用于作为触发器等工作的逻辑块，以及适用于通过例如SRAM的存储器设备维持逻辑块之间的连接的布线块(其安置在承载作为存储器设备的SRAM(静态随机存取存储器)的单芯片上)形成的组合电路，逻辑块之间的连接可以通过外部提供电路配置数据到布线块的存储器设备来定义，因此，可以重复和动态地重写内部电路配置。换句话说，通过这种配置，可以通过连接设置电路改变设备(2010、…)和E/O设备之间的连接模式。

下面将讨论在本发明基础上执行的在设备A(2010)和设备D(2040)之间的信号传输的操作。信号可以通过电布线(没有示出)在设备A和设备D之间传输，只要使用电布线不会产生阻断传输的问题就可以。然而，在此假设使用电布线的信号传输因为某些原因需要被转换成光传输(可能是因为电布线处于故障)。那么，连接设置电路2190选择设备A和至少其中一个E/O设备来定义能够进行信号传输的设备A和设备D之间的连接。如果，例如，选择了E/O设备2021，那么相应的光信号就通过二维类型光传输介质2160输入到O/E设备1660，然后传输到设备D。如果连接设置电路是可重新配置的集成电路，那么已经设置的连接可以被自由改变，以便例如，设备B(2020)和设备D可以相互连接。无需说，改变连接模式指的是从光传输转换到电传输。检测设备(此后也称作中间设备)优选地可以配置在设备A和设备D之间，以便检测可能在它们之间发生的任何问题。

优选地，上述连接设置电路适用于连接单个光学I/O设备和线路组中的多个线路。再优选地，光学I/O设备的数量小于线路组的线路的数量。

半导体装置是通过连接根据本发明的光子电路板的线路组和各种设备(其包括IC芯片和/或集成电路)来实现的。

(第二实施例)

图1A到1C示意性显示了根据本发明的光子电路板的第二实施例。图1A是示意性的平面图，其中参考符号101表示最上层的电布线层，参考符号104整体表示电子设备，例如LSI，其由空正方形来表示，而参考符号104z代表中间设备，其具有定义线路开关操作的功能特征，参考符号106代表连接各设备的电线路。在图1A中，参考符号105表示穿过电布线层101的过孔。图1B示意性地只显示了位于电布线层101下方的光布线层102。与电布线层101不同，光布线层102是以页型二维(2D)光波导102的形式来实现的。在图1B中，参考符号103整体表示光学I/O设备，例如，光发射设备和光检测设备(其可以包括用于E/O转换的发射器和用于O/E转换的检测器及其它们的驱动电路)，参考符号107示意性指示光信号的扩散/传播，而参考符号108示意性表示光信号束的传播。图1C显示了将电布线层和光布线层放置在一起时从上面投影的图像。这样，图1C显示了电子设备104和光学I/O设备103的位置关系。

图2是图1C中沿着线2-2的示意横截面图。在该实施例的情况中，在支持基片100上，光布线层102夹在一对电布线层101a和101b之间，光学I/O设备103置于电布线层101a和光布线层102的接口附近。此外，现场可编程门阵列(FPGA)或可编程逻辑设备(PLD)203置于电布线层101a中的相应光学I/O设备的附近，并电连接到各自的最近光学I/O设备103。如前面所描述的那样，光子电路板可以通过使用连接设置电路和数量小于电子设备104的数量的E/O设备来实现。换句话说，E/O设备的数量可以小于当它们显示出与电子设备的1对1对应关系时定义的数量。

支持基片100典型地由陶瓷材料构成，并且光布线层102是薄膜型的，而电布线层101可以是组合的层。例如LSI的电子设备104通过凸起(例如，焊接球)109安装在电布线层101a的表面。门阵列(FPGA或PLD)203的特征在于，其内部线路可以通过相对于各设备从外部或内部提供的程序来重新配置。FPGA或PLD是逻辑设备，其中集成地形成了大量门阵列，并且其内部布线模式几乎可以通过选择外部或内部程序来自由改变。这种设备已经并正在广泛应用在其设计经常进行变化的蜂窝电话和类似装置中。

下面将光学球IC作为光I/O 103设备进行描述，其中光学I/O设备103与FPGA或PLD相关地进行使用。图3是光球IC的示意性显示。由于光发射设备和/或光检测设备可以与CMOS电路一同集成形成在具有大约1mm直径的球形半导体的表面，因此，光球IC作为光学IC进行工作，并显示为球形轮廓，在2D平面中可按所需的方向扩散光，并按所需或指定的方向发射光束，或检测来自所需或指定方向的光束。

参考图3，参考符号301表示不掺杂的球形硅基片(典型地具有1mm直径的厚度)，参考符号302整体表示形成在其中一个半球(图3中的北半球)的表面上的IC。参考符号303整体表示形成在南半球上的光学设备，其可以是光发射设备或光检测设备(在此实施例中非限制性地包括形成在(111)-等效平面上的四个GaInNA/AlGaAs类型的表面光发射激光器或表面型光电二极管)，参考符号304整体表示电线路。当IC 302与光发射设备303整体形成在一起时，它们可以是驱动IC或并/串转换电路。另一方面，当IC 302与光检测设备303整体形成在一起时，它们可以是偏置电路、前置放大器、整形电路或串/并转换电路。当设备303适用于作为光发射设备和光检测设备进行工作时，需要对其添加相应的电子电路。这种电路通常可以通过COMS处理来准备，并且，其逻辑电压可以是3.3V或其它电压值。

图4是另一光球IC的示意展示。在图4中，电子电路部分401、电子电路部分的电线路402和电极衬垫部分403类似于图3的相应部分，但光学设备明显不同于图3。此外，参考符号407整体表示形成在接触层406上的光设备的电极衬垫，参考符号405表示显示半球轮廓并夹在包覆层404之间的活性层。如果光设备是光发射设备，那么通过该光设备的电极衬垫407注入的载流子在活性层中被重组而发光。另一方面，如果该光设备是光检测设备，那么活性层405被反向偏置，并且检测光在此形成电子空穴对。在两种情况中，都不需要提供用于发射或吸收的分离的光学系统，并且由于光球IC是球形的，所以可以高效率地进行E/O或O/E转换。

图4所示光球IC可以用于当以扩散/传播模式107通过图1B的光布线层102传输数据的情况，而图3所述的光球IC可以用于以光束/传播模式108传输数据的情况。光设备可以高度适用于用在根据本发明的光子电路板中，在结构和功能方面尤其如此。

虽然每个光学I/O设备103独立形成在图2中的FPGA或PLD203附近，但是光学I/O设备103和FPGA或PLD 203可以整体形成在光球IC上以增强它们的效果。整体形成该设备的优点包括提高传送速率的上限、降低功率消耗速率、降低装配的工作量和由于使用变短的导线而降低的成本。

下面将参考图2描述本实施例工作的原理。

首先，讨论从电布线到光布线转换的操作。在此，假设数据从LSI  104a到LSI  104c传输，两者都安装在电布线层101a中，其中，LSI 104a和104c可以是两个CPU、一个CPU和一个RAM，等等。如果它们承受很小的负载，并且数据以大约10MHz的速率进行传送，那么它们很少受到EMI、线路延迟等的影响，从而普通的电布线(例如，电线路201)稳定工作。此时，在电布线201上的所有PLD 203被切断，从而光学I/O设备103不被连接。

然后，假设这两个LSI被驱动以便按高数据传输率进行工作，例如，800MHz的速率，以致于电布线201由于EMI、线路延迟等而不能再精确传送数据。此外，如果安排在它们之间的另一个LSI 104b也被驱动按高数据传送速率(或，较大的电流)工作，那么其EMI的影响可能就不能被忽略。如果LSI 104a没有被驱动工作在如此高的数据传送速率下，那么可能因为由包含外部电波的环境中的变化而在内部感应的电磁场而产生工作错误。接着，中间设备(例如，图1A中的中间设备104z)检测该问题，并指定LSI 104a使用光学I/O设备103。所指定的光学I/O设备通常可以是最靠近LSI 104a的一个(图2中的光学I/O设备103a)，但是并不限制于使用该光学I/O设备103a。这提供了本发明的一个特征方面。对电子设备使用特定光学I/O设备并不是提前规定的。换句话说，每当出现光布线/连接请求时选择光学I/O设备。因此，提供小数量的光学I/O设备是足够的，其远小于电子设备的数量。另一方面，转换设备需要安排在内部布线层附近以便选择一个或多于一个的光学I/O设备，并且就本发明来说，FPGA或PLD用作转换设备。

光学I/O设备以下面所述的方式进行指定。一旦从中间设备接收到问题的通知，PLD(例如，PLD 203a和203c)就从中间设备接收转换程序或转换模式数据，并通过根据其中包含的指令选择性地接通/断开门阵列来重新配置电路。例如，它们可以从已经用作通路的电线路201转换到包括在线路中的光学I/O设备103a和103c的光线路202。如果程序被设计成使所有其它的光学I/O设备103都被断开，那么光学I/O设备103a和103c可以排他地使用光布线层102。

这样，通过电线路不能成功传送的数据，当它们采用作为光学I/O设备103a的E/O转换的结果而获得的光信号的形式时，现在按扩散/传播或光束/传播通过2D光波导传送。当该光信号到达光学I/O设备103c(在该例子中，为光检测器+放大器)时，接着进行O/E转换来恢复原始数据，该原始数据然后被通过电连接到LSI 104c的PLD 203c传送到目的LSI 104c。如果需要，光学I/O设备103a和103c可以继续占用光布线层，或它们可以释放光布线层，并返回到电布线。数据可以通过光学I/O设备借助于扩散光束通过整个光布线层和/或借助于选择性地使用光束辐射部分光布线层的区域来传送。

另一方面，上述过程被反过来从光布线转换到电布线。当通过光布线传送数据的操作结束时，将自动重新选择电布线，如果程序如此设计的话。

还可以从当前电线路转换到另一个。当数据不能通过普通线路精确传送时，还可以简单地通过转换线路来精确地传送数据。进一步，当光线路已经被占用，并且数据传送太紧急而不能等待到其变空闲时，可能需要使用一些其它的电线路。对于这种情况，可以如此安排重新配置电路以便中间设备为门阵列设备提供打开另一个电线路的门的程序。

虽然在上面的描述中使用了置于最靠近LSI 104a的光学I/O设备103a，但是该I/O设备可以已经被占用。于是，可以通过靠近该占用I/O设备的另一个光学I/O设备例如光设备103a传送光数据。简言之，通过转换由中间设备提供的程序可以使用任何光学I/O设备103。

至于重新配置光/电布线，可以通过使得电布线和光布线都可以应用到设备内部连接来显著提高布线的自由度。下面将讨论可重新配置集成电路应用到E/O设备和O/E设备两者的情况。

图10是重新配置光/电布线的示意性显示。在图10中，参考符号1004整体表示LSI等的电端子，参考符号1001整体表示包括可重新配置集成电路例如PLD的电网络，而参考符号1003整体表示光学I/O设备(在图10中，那些安排在左侧的是E/O设备，那些安排在右侧的是O/E设备)，参考符号1002表示包括光学I/O设备和光布线层的光网络。每个电网络1001和相关端子1004通过电线路组1007连接。

任何电端子可以选择经由相应电网络1001的所需内部线路。例如，其可以转换内部线路并将其自身通过一个PLD连接到所需光学I/O设备的输入端以便从电信号转换到光信号。此外，它可以将自身连接到光网络中的所需光学I/O设备(作为整体扩散/传播的最简单技术)。光信号在光学I/O设备中被转换成电信号，接着该光学I/O设备将自身通过相应的电网络1001连接到所需的端子。当不使用PLD和光网络时，整个配置作为普通电布线来工作。

在此方式中，通过组合一个或多个电网络和一个或多个光网络可以显著提高布线的自由度。

下面将对此进行更详细的描述。理想地，在该配置中的任何LSI端子都可以被连接到任何现有的端子以便传送电信号。根据本发明，这种理想情况通过重新配置电布线和光布线来实现。可以通过连接多个LSI端子到附近的PLD并转换PLD中的线路来从多个线路选择线路。更具体来说，这些线路连接到位于附近的多个光学I/O设备的输入端子。从光学I/O设备的角度考虑，在此重要的是多条线路连接到它。换句话说，光学I/O设备作为多个端子的接口进行工作以用于进行光电转换。到此为止，单条电线路耦接到电端子以用于将电信号转换成光信号。在这种配置中，需要与端子一样多数量的光学I/O设备，但是使用如此大量的光学I/O设备在考虑设备的尺寸和成本时实际上是不可行的。相反，根据本发明，可以使用数量远小于端子数量的光学I/O设备来重新配置电路布线。

如上面详细描述的那样，根据本发明，通过在电线路组(其可以被连接到各种设备)和光学I/O设备之间安排线路连接设置电路，可实现这样一种光子电路板，其包括的光学I/O设备的数量小于通过电线路组连接到该光学I/O设备的设备的数量。

(第三实施例)

图5是本发明第三实施例的示意性横截面图，其是多层类型的光子电路板。第三实施例与第二实施例的不同在于在不同层提供多个光布线层102，过孔105穿过光布线层，电子设备104安装在电路板的顶部和底部。在第二实施例的情况中，每个光布线层102适用于通过在平面基础上扩散光信号来传送数据，如在第二实施例中的情况那样。

虽然第三实施例基本上与第二实施例相同地进行工作，但是该实施例操作的某些特征方面将在下面进行补充描述。

假设从安排在不同层的LSI 104d到LSI 104a以高传送速率传送数据的情况。普通线路201覆盖位于LSI 104d紧上面的电布线层101d→过孔105→电布线层101a→LSI 104a。由于在路径上的所有门阵列203d、203b和203a被断开。它们不作为门进行工作。

虽然在普通状态中通过上面路径传送数据不会产生问题，但是会产生这样的情况，即，数据不能再被正常传送。例如，如果在靠近电线路201(例如，LSI 104b)放置的设备附近的电磁场被加强，那么在紧靠该电磁场下面区域中，数据传输操作将会严重受到影响(由于EMI、线路延迟等)。当中间设备(图5没有示出)检测到该情况时，就决定将电线路201尽最大可能程度地转换到光线路。电线路用于位于LSI 104d紧上面的电布线层101d过孔105→电布线层101a的跨度。然后，该实施例的中间设备选择光学I/O设备103c和103a，并将门阵列203c和203a接通。此后，使光学I/O设备103a对从LSI 104d传送来的数据执行E/O转换，通过光布线层102a传送该光数据，并且光学I/O设备103a对该光数据执行O/E转换来产生电信号，该信号然后被LSI 104a采用(通过传送程序到每一个相关的设备或通知它们在ROM中的程序的程序号码)。通过这种配置，可以避免由EMI所引起的在数据传送中的问题。如果需要，中间设备通知光学I/O设备103或门阵列设备203用于恢复原始线路的程序。在此方式中，通过门阵列设备可以选择性地使用电线路和光线路。

(第四实施例)

图6是本发明第四实施例的示意性截面图。该实施例与图2相同或类似的部分和设备分别用相同的参考符号来表示。在该实施例中，FPGA或PLD(门阵列设备)203集中在靠近光学I/O设备103的单个电布线层101b中。当门阵列203集成在单个芯片中时，本实施例将提供附加的益处。这些益处包括提高传送速率的上限、降低功率消耗速率、降低装配工作量和由于使用变短的线路而降低的成本。在其它方面，本实施例与第一实施例相同，尤其在操作和效果方面。

(第五实施例)

图7是本发明第五实施例的示意性横截面图，其为多层类型光子电路板。本实施例与第四实施例的不同在于：在不同的层提供多个光布线层102，过孔105穿过各光布线层，电子设备104安装在电路板的顶部和底部，门阵列设备203不是安装在光学I/O设备103的附近而是集成在单个门阵列层601中，规定线路转换的中间设备104z也安装在层601中，并且不提供支持基片100。与前面的实施例的情况相同，每个光布线层102适用于通过在平面基础上扩散光信号来传送数据。如上面所指出的那样，虽然在第四实施例中门阵列设备203被安排在靠近光学I/O设备103的电布线层101b中，但是它们集中在位于相对远离光学I/O设备103的单片集成类型门阵列层601中。

虽然图7显示了许多门阵列设备203包含在层601中，但是所有的设备可选地被集成在单个芯片中。从成本方面考虑，后者的配置比较有利。

虽然在本实施例的操作下的原理与第四实施例相同，但是下面将描述本实施例操作的某些特征方面。

在此假设数据被以高传送速率从安装在电路板不同侧的LSI104d传送到LSI 104a。普通线路201覆盖位于LSI 104d紧上面的电布线层101d→过孔105→电布线层101a→LSI 104a。数据只经由过孔105通过门阵列层601。

虽然在普通状态中通过上面的路径传送数据没有问题，但是会出现数据不能再正常传送的情况。例如，如果位于电线路201附近的电子设备LSI 104e产生EMI，那么在其紧上面的区域内，数据传送操作将收到严重影响。在这种情况中，将电线路尽最大可能程度转换到光线路是有利的。在本实施例中，在门阵列层601中的中间设备104z决定分别选择光学I/O设备103d和光学I/O设备103b作为E/O设备和O/E设备，以便重新配置在门阵列203中的所有布线。换句话说，门阵列层601作为一种转换板(switch board)来工作。注意，上面所定义的路径不是唯一的，存在多种可以采用的路径。然而，通过参考过去的布线实现，中间设备104z每次可以选择一种最佳布线模式。在图7的情况中，来自LSI 104d的数据在光学I/O设备103d中进行E/O转换，并通过光布线层102b传送。然后，在图7所示的光线路202之后，在光学I/O设备103b中对光数据进行O/E转换，并通过电布线层101c、过孔105和电布线层101a将获得的电信号带入LSI 104a。

对该实施例来说，(1)可以独立地设计、处理和安装光学I/O设备和门阵列设备，和(2)可以简化准备印刷电路板的处理来实现低成本，这是因为这些层(电布线层、光布线层和门阵列层)担任完全相互分离的各自的任务。

(第六实施例)

图8示意性显示了本发明的第六实施例。在图8中，参考符号103整体表示象棋盘格均匀安装在电路板上的光学I/O设备。同时，门阵列(没有示出)被安装在相应的光学I/O设备附近。可选地，103可以整体表示每一个通过集成地组合光学I/O设备和门阵列设备形成的设备。设备的这种规则配置不但简化了安装门阵列和光学I/O设备的处理，而且简化了门阵列转换线路用来转换布线的门阵列的结构和程序。本实施例的剩余部件和操作类似于前面的实施例。

现在，将在下面描述安排用于转换电布路的连接设置电路(例如，PLD)的方法。如图11所示，可在相同的平面上以棋盘格形式安装多个PLD 203，并通过电布线层相互连接。这种规则安排提供了简化布局电布线层的操作的优点。PLD可以相互相同，或可以相互不同。多个(例如，32个)电端子可以连接到每个PLD，其交替地可以具有连接到四个光学I/O设备的输出线。虽然通常使用电线路，但是，当需要使用光线路或电线路需要转换到另一个时，通过根据来自中间设备(例如，图1中的设备104z)的指令转换PLD的内部线路来重新配置布线配置。这种功能不仅可以由单个PLD执行，而且可以同时由多个PLD执行。光重新配置(photonic reconfiguration)实现允许以高速进行数据传输。

上面的设计思想以这样一种方式来开发，即，每个PLD不但被安装用来简化转换线而且被重新配置成作为例如DSP的某些其它不同设备来工作。然后，其可以作为功能完全不同的设备来使用，虽然其位置配置根本没有改变。

在图12中，PLD 203、电线路304和光线路(包括光束和扩散)107和108安装在相同的平面上。在图12中，PLD不独立工作(用于重新配置)而是相互电连接以便以高度一致的方式进行工作，并使整个电路担当重新配置介质。换句话说，每个PLD在其工作来简化转换线路时适用于仅仅在“围绕”该PLD的区域内重新配置电路，而当其可以对自身进行重新配置时，其可以参与到重新配置整个电路。例如，连接到PLD 1的端子1可以被连接到任意的PLD，这是因为PLD被灵活地相互连接(并可以被连接到2D平面上的任何地方)。

下面将参考图13来描述光重新配置的例子。

假设图13表示普通布线配置(配置1)，其中通过普通总线304相互连接CPU、RAM和DSP。如果在单个组件或在单个基片上实现该配置，那么它可以被重新配置以便作为如图14所述的具有完全不同的布线布局的系统设备进行工作。如果该重新配置仅通过使用电线路来进行，那么线路的密度将变的非常高，从而由于EMI、线路延迟等而不能以所希望的速率来传送数据。简言之，这种重新配置只有根据本发明才可能实现。

注意，在上面的描述中，电布线指的是固定布线以便其可以是通过使用1D光波导和光纤实现的固定光线路。

(第六实施例)

图9是本发明第七实施例的示意性显示。在图9中，参考符号103整体表示在光基片上以所希望模式的形式配置的光学I/O设备。同时，门阵列被安装在相应的光学I/O设备附近。还是在该实施例中，可选地，103可整体上表示每一个通过集成组合光学I/O设备和门阵列设备形成的设备。虽然这种光学I/O设备的自由配置可能复杂化安装门阵列和光学I/O设备的操作，但是其提供了这样的益处，包括可以限制光布线的应用范围，并允许自由选择如图1A所示的扩散/传播模式或光束/传播模式。其它方面，本实施例与第六实施例相同。注意，扩散/传播模式指的是光按预定辐射角从信号源传播的模式，而光束/传播模式指的是光在指向特定设备的方向作为光束进行传播的模式。

根据电路板所需的技术规范，可以适当修改第六实施例和第七实施例或它们的组合。

Claims (7)

1、一种光子电路板，包括：

连接设置电路、用来连接所述连接设置电路和多个设备的一组电线路、连接到所述连接设置电路的光学I/O设备和连接到所述光学I/O设备并适用于传输光信号的二维光传输介质，所述连接设置电路包括能够改变所述电线路组和所述光学I/O设备的连接模式的电路。

2、根据权利要求1的光子电路板，其中，所述连接设置电路是可重新配置的集成电路。

3、根据权利要求2的光子电路板，其中，所述可重新配置的集成电路是通过使用现场可编程门阵列形成的。

4、根据权利要求1的光子电路板，其中，所述连接设置电路被配置成使得所述电线路组的多条电线路连接到单个光学I/O设备。

5、根据权利要求1的光电路板，其中，所述连接设置电路被配置成使得光学I/O设备的数量小于所述电线路组的电线路的数量。

6、根据权利要求1的光子电路板，其中，所述光学I/O设备是光球IC。

7、一种半导体装置，其中，多个电子设备连接到根据权利要求1的电线路组。

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