DE10137344A1 - Speicherschaltung mit einem optischen Ein-/Ausgang - Google Patents

Abstract

Eine Speicherschaltung (2) umfaßt eine Mehrzahl von Speicherzellen (4), einen Eingangs-/Ausgangs-Bereich (6) zum Adressieren oder Beschreiben der Mehrzahl von Speicherzellen (4) mittels elektrischer Signale und einen optisch-elektronischen Wandler (8) zum Wandeln von optischen Signalen in die elektrischen Signale, wobei die Mehrzahl von Speicherzellen (4) und der Eingangs-/Ausgangs-Bereich (6) auf einem Chip integriert sind und der optisch-elektronische Wandler (8) mit dem Chip mechanisch verbunden oder in den Chip integriert ist.

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf elektronische Speicherschaltungen und insbesondere auf eine Speicherschaltung mit einem optischen Eingang.
• Elektronische Speicherschaltungen zum Speichern von Informationen und Daten in binärer Form unterliegen einem stetigen und raschen technischen Fortschritt. Einerseits wird ihre Kapazität, d. h. die speicherbare Menge an Information immer weiter erhöht. Andererseits werden diese als Halbleiterbausteine ausgeführten Speicherschaltungen immer schneller, d. h. die für einen Schreibvorgang oder einen Lesevorgang benötigte Zeit wird immer kürzer bzw. die Anzahl der elementaren Schreibvorgänge bzw. Lesevorgänge pro Zeiteinheit nimmt zu. Dabei stößt man mittlerweile an eine Grenze, die durch die physikalisch mögliche Bandbreite einer elektrischen Übertragung von Adressierungssignalen, Steuersignalen und Datensignalen gebildet wird.
• Bei elektrischen Verbindungen treten mit zunehmender Frequenz der zu und von einer Speicherschaltung übertragenen Signale immer größere Probleme aufgrund von parasitären Induktivitäten und Kapazitäten sowie eines Übersprechens zwischen benachbarten Leitungen auf, wodurch die Signalqualitäten verschlechtert werden. Ferner erzeugt jede Änderung der Impedanz entlang eines Signalweges Störungen in Form von Reflexionen. Jedes Ende einer Leiterbahn, jeder Lötkontakt, jede Steckverbindung und jede Drahtbondverbindung können auf diese Weise störende Reflexionen erzeugen, welche eine erhebliche Verschlechterung der Qualität der übertragenen Signale bewirken. Dabei treten in der Praxis zahlreiche Übergänge in Form von Lötkontakten oder Steckkontakten zwischen einem Halbleiterchip, einer Platine, einem Steckmodul und einem anderen Halbleiterchip auf.
• Eine Verschlechterung einer Signalqualität kann in gewissen Grenzen durch aufwendige Schaltungen am Ende einer die Signalqualität verschlechternden Leitung, d. h. am Eingangsbereich einer die Signale empfangenen Schaltung, kompensiert werden, wodurch jedoch erhebliche Kosten durch einen Verbrauch zusätzlicher Chipfläche sowie andere Nachteile, wie z. B. ein erhöhter Energieverbrauch, erzeugt werden.
• Besondere Probleme bezüglich der Signalqualität entstehen beim Testen von Halbleiter-Speicherschaltungen während der Herstellung. Um fehlerhafte Speicherschaltungen möglichst frühzeitig zu erkennen und aus dem Fertigungsprozeß zu entfernen, werden sie bereits direkt nach ihrer Herstellung noch auf dem ganzen Halbleiter-Wafer, d. h. vor einer Vereinzelung, mittels Prüfnadeln vorübergehend kontaktiert und mittels einer Testvorrichtung auf ihre Funktion hin überprüft. Diese Prüfnadeln weisen jedoch eine endliche Bandbreite auf, welche nicht mehr ausreichend ist, um moderne Speicherschaltungen mit der Signalfrequenz und dem Datendurchsatz zu testen, denen sie als fertiges Speicherbauelement beispielsweise in einem Computer ausgesetzt sein werden. Deshalb kann ein solcher Test eines Speicherbauelements auf einem Wafer auch nur eine eingeschränkte Gültigkeit bzw. Aussagekraft aufweisen. Folglich werden fehlerhafte Speicherschaltungen auf einem Wafer nicht als solche erkannt und aus dem Herstellungsverfahren ausgeschieden sondern in weiteren, kostenintensiven Verfahrensschritten gehäust, kontaktiert und erneut getestet. Auf diese Weise entstehen erhebliche Herstellungskosten für Speicherbauelemente, welche nicht funktionsfähig sind und deshalb nicht verkauft werden können sondern vernichtet werden müssen. Diese Kosten müssen auf die zu verkaufenden, fehlerfreien Bauelemente umgelegt werden, wodurch diese erheblich teurer werden.
• Ferner stellen alle elektrischen Leitungen, beispielsweise auf einer Hauptplatine, einem Speichersockel, einem Speichermodul, etc., Antennen dar, welche einerseits potentielle Störsignale für andere elektrische Leitungen und Schaltungen aussenden und andererseits Störsignale anderer elektrischer Leitungen oder Schaltungen empfangen und den angeschlossenen Schaltungen zuführen. Dieses Problem nimmt erhebliche Ausmaße an, da aus verschiedenen Gründen eine Tendenz besteht, immer mehr Leitungen, die immer schneller getaktete Signale übertragen, auf immer kleinerem Raum zu konzentrieren.
• Ein weiteres Problem ist eine Beeinflussen der Signalqualität durch in der Praxis unvermeidliche Störungen einer Versorgungsspannung, welche beispielsweise die Signalflanken bzw. ihre Steilheit beeinflussen (Groundbounce, Vcc-drops, etc.).
• Ein weiteres Problem entsteht bei einer Lauflängenanpassung, welche bei einer elektrischen Realisierung zu zusätzlichen parasitären Kapazitäten und Induktivitäten führt.
• Ferner birgt jeder offene elektrische Kontakt einer Halbleiterschaltung die Gefahr einer Zerstörung der Halbleiterschaltung durch eine elektrostatische Entladung (ESD; ESD = ElectroStatic Discharge), wodurch eine Halbleiterschaltung bei jeder Handhabung, insbesondere beim Einsetzen in eine Platine bzw. einen Sockel oder beim Entnehmen daraus irreparabel beschädigt werden kann.
• Allgemein ist festzustellen, daß jede elektrische Verbindung in Form einer Leiterbahn, einer Löt-, Steck- oder Drahtbondverbindung Herstellungsaufwand verursacht und somit den Preis des entsprechenden Endproduktes erhöht und ferner eine mögliche Fehlerquelle bei der Herstellung und beim Betrieb darstellt.
• Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein verbessertes Konzept für Speicher zu schaffen.
• Diese Aufgabe wird durch eine Speicherschaltung nach Anspruch 1, ein Verfahren zur Herstellung nach Anspruch 17, einen Sockel gemäß Anspruch 12, ein Verfahren zur Herstellung gemäß Anspruch 20, einen Computer gemäß Anspruch 16, eine Sondenvorrichtung gemäß Anspruch 15 oder ein Verfahren zur Herstellung gemäß Anspruch 18 gelöst.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt eine Speicherschaltung eine Mehrzahl von Speicherzellen, einen Eingangs-/Ausgangs-Bereich zum Adressieren oder Beschreiben der Mehrzahl von Speicherzellen mittels elektrischer Signale und einen optisch-elektronischen Wandler zum Wandeln von optischen Signalen in die elektrischen Signale, wobei die Mehrzahl von Speicherzellen und der Eingangs-/Ausgangs-Bereich auf einem Chip integriert sind und der optisch-elektronische Wandler mit dem Chip mechanisch verbunden oder in den Chip integriert ist.
• Bei dieser Speicherschaltung kann der optisch-elektronische Wandler eine Mehrzahl von optischen Eingängen aufweisen. Ferner kann der optisch-elektronische Wandler dafür vorgesehen sein, voneinander verschiedene optische Signale mit voneinander verschiedenen Wellenlängen in zugeordnete, voneinander verschiedene elektrische Signale zu wandeln. Ferner kann der optisch-elektronische Wandler dafür vorgesehen sein, optische Signale mit drei voneinander verschiedenen Intensitäten in drei zugeordnete, voneinander verschiedene elektrische Signale zu wandeln.
• Die beschriebene Speicherschaltung kann ferner einen elektrisch-optischen Wandler zum Wandeln von elektrischen Lesesignalen von Speicherzellen in optische Signale umfassen, wobei der elektrisch-optische Wandler mit dem Chip mechanisch verbunden oder in den Chip integriert ist.
• Der elektrisch-optische Wandler kann eine Mehrzahl von optischen Ausgängen aufweisen. Ferner kann er dafür vorgesehen sein, voneinander verschiedene elektrische Signale in zugeordnete optische Signale mit mindestens zwei voneinander verschiedenen Wellenlängen zu wandeln oder drei voneinander verschiedene elektrische Signale vom Eingangs-/Ausgangs-Bereich in drei optische Signale mit drei voneinander verschiedenen Intensitäten zu wandeln.
• Der elektrisch-optische Wandler kann eine organische lichtemittierende Diode, eine lichtemittierende GaAs-Diode, eine GaAs-Laserdiode oder eine Quanteninsel in dem Chip aufweisen.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt ein Verfahren zum Herstellen einer Speicherschaltung einen Schritt des Herstellens einer Mehrzahl von Speicherzellen auf einem Chip, einen Schritt des Herstellens eines Eingangs-/Ausgangs-Bereiches auf dem Chip zum Adressieren oder Beschreiben der Mehrzahl von Speicherzellen mittels elektrischer Signale und zum Auslesen der Mehrzahl von Speicherzellen, einen Schritt des Herstellens einer elektrischen Verbindung zwischen der Mehrzahl von Speicherzellen und dem Eingangs-/Ausgangs-Bereich und einen Schritt des mechanischen Verbindens oder Integrierens eines optisch-elektronischen Wandlers mit dem Chip bzw. in den Chip.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt ein Sockel zur Verbindung einer elektronischen Schaltung mit einer Speicherschaltung, die einen optischen Eingang aufweist, einen elektrisch-optischen Wandler zum Wandeln von elektrischen Signalen der elektronischen Schaltung in ein optisches Signal, eine optische Übertragungseinrichtung zum Übertragen der optischen Signale, die mit dem Sockel mechanisch verbunden ist, und eine Schnittstelle zum Zuführen der optischen Signale zu dem optischen Eingang der Speicherschaltung und zum mechanischen Aufnehmen der Speicherschaltung.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein Sockel ferner eine weitere Schnittstelle zum mechanischen Aufnehmen einer weiteren Speicherschaltung und zum Zuführen der optischen Signale zu einem optischen Eingang der weiteren Speicherschaltung aufweisen, wobei die optische Übertragungseinrichtung ferner zum Übertragen der optischen Signale oder weiterer optischer Signale an die weitere Schnittstelle vorgesehen ist. Wenn der Sockel gemäß der vorliegenden Erfindung eine Mehrzahl von Schnittstellen aufweist, sind diese vorzugsweise in einem Stapel angeordnet.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt ein Verfahren zum Übertragen von Signalen zu einer Speicherschaltung mit einer Mehrzahl von Speicherzellen und einem Eingangs-/Ausgangs- Bereich zum Adressieren, Beschreiben und Lesen der Mehrzahl von Speicherzellen mittels elektrischer Signale einen Schritt des Wandelns der Signale in optische Signale, einen Schritt des Übertragens der optischen Signale zu dem Eingangs- /Ausgangs-Bereich der Speicherschaltung und einen Schritt des Wandelns der optischen Signale in die elektrischen Signale.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt ein Computer einen Prozessor bzw. eine Zentralverarbeitungseinheit, eine Speichersteuerung, die mit dem Prozessor elektrisch verbunden ist, einen ersten elektrisch-optischen und optisch- elektrischen Wandler, der mit der Adressierungseinrichtung elektrisch verbunden ist, zum Wandeln von ersten elektrischen Signalen von der Adressierungseinrichtung in erste optische Signale und zum Wandeln von zweiten optischen Signalen in zweite elektrische Signale für die Adressierungseinrichtung, eine optische Übertragungseinrichtung, die mit dem elektrisch-optischen und optisch-elektrischen Wandler optisch verbunden ist, zum Übertragen der ersten optischen Signale und der zweiten optischen Signale, einen zweiten elektrisch- optischen und optisch-elektrischen Wandler, der mit der optischen Übertragungseinrichtung optisch verbunden ist, zum Wandeln der ersten optischen Signale in dritte elektrische Signale und zum Wandeln vierter elektrischer Signale in die zweiten optischen Signale und eine Speicherschaltung mit einer Mehrzahl von Speicherzellen und einem Eingangs-/Ausgangs- Bereich zum Adressieren und Beschreiben der Mehrzahl von Speicherzellen mittels der dritten elektrischen Signale und zum Lesen der Mehrzahl von Speicherzellen und Ausgeben der vierten elektrischen Signale, wobei die Mehrzahl von Speicherzellen und der Eingangs-/Ausgangs-Bereich auf einem Chip integriert sind und der zweite elektrisch-optische und optisch-elektrische Wandler mit dem Chip mechanisch verbunden oder in den Chip integriert ist.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt eine Sondenvorrichtung für einen Wafertester zum Testen eines Wafers, der eine Speicherschaltung mit einem optischen Eingang aufweist einen Eingang zum Empfangen eines elektrischen Testsignales von dem Wafertester, einen elektrisch-optischen Wandler zum Wandeln des elektrischen Testsignals in ein optisches Signal, eine optische Übertragungseinrichtung zum Übertragen des optischen Signales und eine optische Schnittstelle zum Zuführen des optischen Signales zu dem optischen Eingang der Speicherschaltung.
• Bei der Sondenvorrichtung gemäß der vorliegenden. Erfindung können ferner die optische Schnittstelle zum Abführen eines weiteren optischen Signales von einem optischen Ausgang der Speicherschaltung und die optische Übertragungseinrichtung zum Übertragen des weiteren optischen Signales vorgesehen sein, wobei die Sondenvorrichtung ferner einen optischelektrischen Wandler zum Wandeln der weiteren optischen Signale in ein elektrisches Antwortsignal und einen Ausgang zum Ausgeben des elektrischen Antwortsignales an den Wafertester umfaßt.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt ein Verfahren zum Testen einer Speicherschaltung mit einer Mehrzahl von Speicherzellen und einem Eingangs-/Ausgangs-Bereich zum Adressieren, Beschreiben und Lesen der Mehrzahl von Speicherzellen mittels elektrischer Signale einen Schritt des Erzeugens von elektrischen Testsignalen, einen Schritt des Wandelns der elektrischen Testsignale in optische Signale, einen Schritt des Übertragens der optischen Signale zu dem Eingangs-/Ausgangs- Bereich der Speicherschaltung und einen Schritt des Wandelns der optischen Signale in die elektrischen Signale.
• Das erfindungsgemäße Verfahren zum Testen einer Speicherschaltung kann ferner einen Schritt des Erzeugens von elektrischen Antwortsignalen in Antwort auf die elektrischen Signale in der Speicherschaltung, einen Schritt des Wandelns der elektrischen Antwortsignale in weitere optische Signale durch die Speicherschaltung, einen Schritt des Übertragens der weiteren optischen Signale von dem Eingangs-/Ausgangs- Bereich der Speicherschaltung zu einer Analysiereinrichtung, einen Schritt des Wandelns der weiteren optischen Signale in weitere elektrische Signale und einen Schritt des Analysierens der weiteren elektrischen Signale hinsichtlich einer korrekten Funktion der Speicherschaltung umfassen.
• Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß alle oben geschilderten Probleme einer herkömmlichen elektrischen Übertragung von Signalen zu und von einer Speicherschaltung durch eine optische Übertragung gelöst oder zumindest sehr erheblich reduziert werden können, wenn eine Wandlung der optischen Signale in elektrische Signale für die Speicherschaltung direkt auf dem Chip der Speicherschaltung erfolgt, d. h. ein optisch-elektrischer und ein elektrisch- optischer Wandler in den Chip integriert ist oder direkt an dem Chip angebracht bzw. mit ihm mechanisch verbunden ist.
• Die erfindungsgemäße optische Übertragung von Signalen direkt bis zu bzw. von der Speicherschaltung weist neben Vorteilen, die aus der Übertragung optischer Signale mittels Lichtwellenleiter über viele Meter, Kilometer oder tausende Kilometer bekannt sind und aus der im Vergleich zu einer elektrischen Übertragung wesentlich geringeren Dispersion und Signaldämpfung resultieren, eine Reihe von Vorteilen auf, welche sehr spezifisch für die Übertragung von Signalen zu und von Speicherschaltungen sind. Spezifisch für die Beschaltung von Speicherschaltungen sind beispielsweise zahlreiche Änderungen bzw. Störungen der Leitungsimpedanz an Übergängen zwischen Platinen und Steckmodulen, an Steck-, Löt- und Drahtbond- Verbindungen. Eine optische Übertragung von Signalen vermeidet dieses Problem sehr weitgehend. Ein Übersprechen zwischen in der Regel auf engstem Raum angeordneten benachbarten Leitungen, das bei elektrischen Leitungen aufgrund von parasitären Induktivitäten und Kapazitäten auftritt, ist bei optischen Übertragungswegen auf sehr einfache Weise, beispielsweise durch eine lichtdichte Beschichtung oder bereits durch eine sehr kleine räumliche Beabstandung möglich.
• Ferner ist mit optischen Lichtleitern eine Lauflängenanpassung ohne signifikante Signalfälschung problemlos möglich, ohne die bei einer elektrischen Realisierung entstehenden zusätzlichen parasitären Kapazitäten und Induktivitäten zu erzeugen.
• Ferner können durch gleichzeitige Verwendung mehrerer Farben bzw. Wellenlängen mehrere herkömmliche elektrische Leitungen durch einen optischen Übertragungsweg ersetzt werden, wobei eine gegenseitige Beeinflussung ausgeschlossen ist, bzw. mit sehr einfachen Mitteln auszuschließen ist. Ferner ist es bei einer optischen Übertragung möglich anstatt einer binären Intensitätscodierung, bei der nur zwischen zwei Zuständen (Licht aus, Licht an) unterschieden wird, die der Null bzw. der Eins zugeordnet werden, eine trinäre, quartäre oder höhere Intensitätscodierung zu verwenden, d. h. ein System mit drei, vier oder mehr Zuständen (keine Intensität, halbe maximale Intensität, maximale Intensität bzw. keine Intensität, ein Drittel der maximalen Intensität, zwei Drittel der maximalen Intensität, maximale Intensität, etc.). Daraus folgt eine weitere Erhöhung der Übertragungkapazität gegenüber der bei elektrischen Übertragung, bei der in Rücksicht auf die Signalqualität in der Regel eine binär intensitätscodierte Übertragung von Daten erforderlich ist bzw. vorgezogen wird.
• Durch Verwendung verschiedener Wellenlängen und eines Systems mit mehr als zwei Zuständen ist eine erhebliche Reduzierung der Anzahl der optischen Ein-/Ausgänge und der mit ihnen verbundenen optischen Übertragungswege möglich, wodurch Herstellungskosten eingespart werden.
• Eine Speicherschaltung mit einem optischen Eingang/Ausgang kann ferner mit lediglich zwei elektrischen Kontakten zur Stromversorgung ausgeführt werden, welche außerdem auf einfache Weise gegen schädliche Potentiale geschützt werden können. Das Problem einer möglichen Zerstörung der Speicherschaltung durch eine elektrostatische Entladung bei der Handhabung der Speicherschaltung, beispielsweise beim Einsetzen in einen Sockel, wird auf diese Weise vollständig vermieden. Alle beschriebenen Vorteile werden bereits mit einfachen optischen Verbindungen, z. B. über Kunststoffasern, erzielt, welche bereits im Vergleich zu elektrischen Leiterbahnen deutlich höhere Übertragungsraten ermöglichen.
• Ein besonderer Vorteil einer Speicherschaltung mit einem integrierten oder direkt aufgesetzten optisch-elektrischen und/oder elektrisch-optischen Wandler besteht darin, daß eine solche Speicherschaltung bereits unmittelbar nach ihrer Herstellung auf einem Wafer mittels einer optischen Sonde unter den Bedingungen ihres späteren Betriebes getestet werden kann, d. h. bei einer Signalrate und einem Datendurchsatz, welche den Bedingungen des späteren Betriebes entsprechen. Somit kann eine Speicherschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung bereits zum frühest möglichen Zeitpunkt vollständig getestet werden und im Falle einer Fehlfunktion aus dem Herstellungsverfahren ausgeschieden werden, wodurch Kosten für weitere Verfahrensschritte, beispielsweise ein Vereinzeln, ein Kontaktieren, ein Versehen mit einem Gehäuse und ein erneutes Testen, eingespart werden.
• Ein weiterer Vorteil, der besonders bei dem Sockel gemäß der vorliegenden Erfindung zutage tritt, ist, daß eine Bestückung einer Schnittstelle 42 des Sockels 40 mit einer Speicherschaltung 2 keine Rückwirkung auf die Qualität optischer Signale an anderen Schnittstellen 42 des Sockels 40 hat.
• Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:
• Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild einer Speicherschaltung gemäß der vorliegenden Ausführung;
• Fig. 2 eine schematische Darstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles der Speicherschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung;
• Fig. 3 eine schematische Darstellung eines weiteren bevorzugten Ausführungsbeispieles der Speicherschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung;
• Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispieles eines Sockels gemäß der vorliegenden Erfindung;
• Fig. 5 eine schematische Darstellung einer Sondenvorrichtung für einen Wafertester gemäß der vorliegenden Erfindung; und
• Fig. 6 eine schematische Darstellung eines Computers gemäß der vorliegenden Erfindung.
• Fig. 1 ist ein schematisches Blockschaltbild einer Speicherschaltung 2, welche eine Mehrzahl von Speicherzellen 4 und einen Eingangs-/Ausgangs-Bereich (E/A-Bereich) 6 aufweist. Die Mehrzahl der Speicherzellen 4 ist zum Speichern einer entsprechenden Mehrzahl von binären Werten vorgesehen. Der E/A-Bereich 6 ist für ein Adressieren, Beschreiben oder Auslesen der Mehrzahl von Speicherzellen mittels elektrischer Signale vorgesehen und dazu mit der Mehrzahl von Speicherzellen jeweils elektrisch verbunden. Die Speicherschaltung 2 entspricht insoweit herkömmlichen Speicherschaltungen, welche in großen Stückzahlen und mit einer immer größeren Anzahl von Speicherzellen pro Speicherschaltung hergestellt werden, um beispielsweise in Computern und in einer Vielzahl anderer digitaler elektronischer Geräte verwendet zu werden, um Informationen in Form von digital dargestellten Zahlen zu speichern.
• Eine herkömmliche Speicherschaltung ist über eine Mehrzahl von elektrischen Steuer-, Adress- und Daten-Leitungen mit einer Speichersteuerung, einem Prozessor bzw. einer Zentralverarbeitungseinheit oder einer anderen elektronischen Schaltung verbunden, welche über den E/A-Bereiches 6 digitale Werte in die Speicherzellen 4 schreibt oder aus ihnen liest. Dazu weist der E/A-Bereich 6 eine Mehrzahl von elektrischen Kontakten auf, welche beispielsweise mittels Drahtbondtechnik mit Anschlußstiften oder Lötkontaktflächen an einem die Speicherschaltung enthaltenden Gehäuse verbunden sind, wobei die Kontaktstifte bzw. Lötkontaktflächen des Gehäuses wiederum durch elektrische Leiterbahnen auf einer Platine oder einem Steckmodul, durch weitere Löt- oder Steck-Verbindungen und/oder Kabel mit anderen elektronischen Bauelementen elektrisch verbunden sind.
• Bei der Speicherschaltung 2 gemäß der vorliegenden Erfindung ist der E/A-Bereich 6 direkt mit einem optisch-elektrischen Wandler 8 und einem elektrisch-optischen Wandler 10 verbunden. Der optisch-elektrische Wandler 8 weist eine Mehrzahl von lichtempfindlichen elektronischen Bauelementen 8a, . . ., 8d auf, welche mit jeweils einem elektrischen Eingang des E/A-Bereiches 6 elektrisch verbunden sind. Der elektrisch- optische Wandler 10 weist eine Mehrzahl von elektrisch steuerbaren Lichtquellen 10a, . . ., 10d auf, welche mit je einem elektrischen Ausgang des E/A-Bereiches 6 elektrisch verbunden sind. Die Speicherzellen 4 und der E/A-Bereich 6 sind auf einem Halbleiter-Chip integriert. Der optisch-elektronische Wandler 8 und der elektrisch-optische Wandler 10 sind jeweils ebenfalls in den Chip integriert oder auf diesen aufgeklebt, aufgelötet, gebondet oder auf eine andere Weise mit dem Chip mechanisch und elektrisch fest verbunden.
• Die lichtempfindlichen elektronischen Bauelemente 8a, . . ., 8d können Halbleiter-Photodioden, Photoelemente oder andere elektronische Bauelemente sein, welche ein elektrisches Signal erzeugen, das von einer Intensität eines empfangenen Lichtsignales abhängig ist. Die elektrisch steuerbaren Lichquellen 10a, . . ., 10d können beispielsweise lichtemittierende GaAs-Dioden oder andere Halbleiter-Dioden, GaAs-Laserdioden oder andere Halbleiter-Laserdioden, Konstantlichtquellen mit konstanter Lichtemission und nachgeschalteten intensitätsmodulierenden Bauelementen oder andere Lichtquellen sein, deren Lichtemission elektrisch steuerbar ist. Die Kennzeichnung der lichtempfindlichen elektronischen Bauelemente 8a, . . ., 8d mit Schaltungssymbolen für Photodioden und der elektrisch steuerbaren Lichtquellen 10a, . . ., 10d mit Schaltungssymbolen für lichtemittierende Dioden dient somit nur der Veranschaulichung und ist lediglich beispielhaft zu verstehen.
• Sofern die Speicherschaltung 2 in Silizium ausgeführt ist, kann eine lichtemittierende Diode wegen des indirekten Bandübergangs in Si nicht ohne weiteres in den Chip der Speicherschaltung 2 integriert werden. Eine preiswerte und in vorhandene Fertigungsverfahren leicht integrierbare Möglichkeit stellt die organische lichtemittierende Diode dar. Eine auf den Si-Chip aufgesetzte GaAs-Diode oder -Laserdiode stellt eine qualitativ gute Lösung dar, ist jedoch fertigungstechnisch komplexer und teuerer. Eine Möglichkeit, eine lichtemittierende Diode in Si zu realisieren, besteht in der Ausbildung von Quanteninseln oder Strukturen im Si-Kristall, welche eine geeignete Verbiegung der Bandstruktur des Si erzielen (siehe z. B. c}t 7/2001, Wai Lek Ng, M. A. Lourenco, R. M. Gwilliam, S. Ledian, Ü. G. Shao & K. P. Homewood, "An efficient room-temparature silicon-based light emitting diode", Nature Vol. 410, 8.3.2001, S. 192).
• Jedes lichtempfindliche elektronische Bauelement 8a, . . ., 8d ist dafür vorgesehen, durch eine optische Übertragungseins richtung mit einer Lichtquelle verbunden zu sein, welche ein optisches Signal sendet. Jedes lichtempfindliche elektronische Bauelement 8a, . . ., 8d wandelt ein von ihm empfangenes optisches Signal in ein elektrisches Signal, welches dem mit ihm verbundenen Eingang des E/A-Bereiches 6 zugeführt wird. Jedes lichtempfindliche elektronische Bauelement 8a, . . ., 8d bzw. sein lichtempfindlicher Bereich stellt somit einen optischen Eingang der Speicherschaltung 2 dar. Die an die lichtempfindlichen elektronischen Bauelemente 8a, . . ., 8d gesendeten optischen Signale weisen verschiedene Funktionen auf. Ein Teil der lichtempfindlichen elektronischen Bauelemente 8a, . . ., 8d empfängt Steuersignale bzw. Statussignale, welche dafür vorgesehen sind, den E/A-Bereich 6 bzw. die in ihm implementierten Funktionen zu steuern. Ein weiterer Teil der lichtempfindlichen elektronischen Bauelemente 8a, . . ., 8d empfängt optische Signale, welche eine Adresse einer Speicherzelle 4 oder einer Gruppe von Speicherzellen 4 definieren, und so die Information an den E/A-Bereich 6 übermitteln, in welche Speicherzelle 4 oder in welche Gruppe von Speicherzellen 4 geschrieben werden soll oder welche Speicherzelle 4 oder welche Gruppe von Speicherzellen 4 ausgelesen werden soll. Ein weiterer Teil der lichtempfindlichen elektronischen Bauelemente 8a, . . ., 8d empfängt optische Signale, welche Daten darstellen, die in binärer Darstellung in eine Speicherzelle 4 oder eine Gruppe von Speicherzellen 4 zu schreiben sind.
• Die elektrisch steuerbaren Lichtquellen 10a, . . ., 10d senden optische Signale, welche Steuersignale bzw. Statussignale oder Daten, die aus einer Speicherzelle 4 oder einer Gruppe von Speicherzellen 4 ausgelesen wurden, darstellen. Ein Teil der elektrisch steuerbaren Lichtquellen 10a, . . ., 10d sendet Steuersignale bzw. Statussignale, welche beispielsweise Informationen über den Zustand der Speicherschaltung 2 an den Empfänger der optischen Signale übermitteln. Ein weiterer Teil der elektrisch steuerbaren Lichtquellen 10a, . . ., 10d sendet optische Signale, durch die aus einer Speicherzelle 4 oder einer Gruppe von Speicherzellen 4 ausgelesene Daten an einen Empfänger des optischen Signales übermittelt werden.
• Vorzugsweise werden Steuersignale, Adreßsignale und Datensignale jeweils von verschiedenen lichtempfindlichen elektronischen Bauelementen 8a, . . ., 8d gesendet bzw. von verschiedenen elektrisch steuerbaren Lichtquelle 10a, . . ., 10d empfangen, d. h. daß jedes einzelne lichtempfindliche elektronische Bauelement 8a, . . ., 8d und jede elektrisch steuerbare Lichtquelle 10a, . . ., 10d entweder nur Steuersignale bzw. ein bestimmtes Steuersignal oder ausschließlich Adreßsignale oder ausschließlich Datensignale empfängt bzw. sendet.
• Jedes lichtempfindliche elektronische Bauelement 8a, . . ., 8d und jede elektrisch steuerbare Lichtquelle 10a, . . ., 10d kann entweder mit einer eigenen und separaten Lichtübertragungseinrichtung, beispielsweise einer Glasfaser oder einem anderen Lichtwellenleiter, verbunden sein, oder es können jeweils ein lichtempfindliches elektronisches Bauelement 8a, . . ., 8d und eine elektronisch steuerbare Lichtquelle 10a, . . ., 10d mit ein und derselben Lichtübertragungseinrichtung verbunden sein. Sofern die lichtempfindlichen elektronischen Bauelemente 8a, . . ., 8d und die elektronisch steuerbaren Lichtquellen 10a, . . ., 10d sowie entsprechende Bauelemente und Lichtquellen an einer elektronischen Schaltung, mit der die Speicherschaltung 2 über eine optische Übertragungseinrichtung verbunden ist, wellenlängenselektiv sind, d. h. sofern jede elektrisch steuerbare Lichtquelle 10a, . . ., 10d nur Licht einer bestimmten Wellenlänge emittiert und jedes lichtempfindliche elektronische Bauelement 8a, . . ., 8d nur Licht einer bestimmten Wellenlänge in ein elektrisches Signal wandelt, können auch mehrere lichtempfindliche elektronische Bauelemente 8a, . . ., 8d und/oder elektrisch steuerbare Lichtquellen 10a, . . ., 10d, welche jeweils für untereinander verschiedene Lichtwellenlängen selektiv sind, mit ein und derselben Lichtübertragungseinrichtung verbunden sein.
• Fig. 2 ist eine schematische Darstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles der Speicherschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung. In der Mitte ist die Speicherschaltung in Aufsicht dargestellt, und rechts und oben in Querschnitten. An einer Oberfläche 12 eines Halbleiterchips 14 ist eine Mehrzahl von Wandlerelemente 16a bis 16z angeordnet, welche mit jeweils einem Lichtwellenleiter 18 so verbunden sind, daß Licht, welches über eine optische Schnittstelle 20 eines Lichtwellenleiters 18 in diesen eingekoppelt wird, nach einer Reflexion an einer reflektierenden Oberfläche, welche das Licht um 90° ablenkt, auf das zugehörigen Wandlerelement 16a, . . ., 16z trifft und umgekehrt Licht, welches von einem Wandlerelement 16a, . . ., 16z ausgeht, nach einer Reflexion an der reflektierenden Oberfläche 22 des zugeordneten Lichtwellenleiters 18 an der optischen Schnittstelle 20 des Lichtwellenleiters 18 ausgekoppelt wird. Jedes Wandlerelement 16a, . . ., 16z weist eines der lichtempfindlichen elektronischen Bauelemente 8a, . . ., 8d aus Fig. 1 und/oder eine der elektrisch steuerbaren Lichtquellen 10a, . . ., 10d aus Fig. 1 auf, so daß es optische Signale über den Lichtwellenleiter 18 empfangen und/oder senden kann. Jedes Wandlerelement 18a, . . ., 18z ist zusammen mit seinem Lichtwellenleiter 18 einer bestimmten Funktion zugeordnet, welche in Fig. 2 jeweils an der optischen Schnittstelle 20 durch eine Buchstaben-Ziffern- Kombination gekennzeichnet ist, die auch aus herkömmlichen Speicherschaltungen bekannt sind.
• Ferner weist die Speicherschaltung aus Fig. 2 zwei elektrisch leitfähige Bauglieder 30, 32 auf, über die der Speicherschaltung 2 einschließlich der in Fig. 2 nicht dargestellten Speicherzellen, dem ebenfalls nicht dargestellten, direkt unten den Wandlerelementen 16a, . . ., 16z angeordneten Eingangs- /Ausgangs-Bereich 6 und der Wandlerelemente 16a, . . ., 16z mit elektrischer Leistung versorgt wird. Die gesamte Speicherschaltung 2 wird mit einem ebenfalls nicht dargestellten Gehäuse versehen, an dessen langen Schmalseiten die optischen Schnittstellen 20 und an dessen kurzen Schmalseiten die elektrisch leitfähigen Bauglieder 30, 32 offen liegen.
• Fig. 3 ist eine schematische Darstellung eines weiteren bevorzugten Ausführungsbeispieles einer Speicherschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung. Dabei ist wiederum in der Mitte die Speicherschaltung in Draufsicht und rechts und oben in zwei Schnittansichten dargestellt. Die Speicherschaltung aus Fig. 3 unterscheidet sich von der aus Fig. 2 dadurch, daß es eine geringere Anzahl von Wandlerelementen 16}a, . . ., 16}j und eine entsprechende geringere Anzahl von Lichtwellenleitern 18 umfaßt. Die Wandlerelemente 16}a, . . ., 16}j des in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispieles unterscheiden sich von den Wandlerelementen 16a, . . ., 16z des in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispieles dadurch, daß sie jeweils vier lichtempfindliche elektrische Bauelemente und/oder vier elektrisch steuerbare Lichtquellen, welche für vier verschiedene Lichtwellenlängen selektiv sind, aufweisen. Es können somit über ein Wandlerelement 16}a, . . ., 16}z und einen zugeordneten Lichtwellenleiter 18 jeweils vier Signale gleichzeitig gesendet und/oder empfangen bzw. übertragen werden, was an den an den optischen Schnittstellen 20 der Lichtwellenleiter 18 angetragenen, die verschiedenen Signale kennzeichnenden Buchstaben-Ziffern-Kürzeln erkennbar ist. Die wesentlich verringerte Anzahl an Wandlerelementen 16}a, . . ., 16}j und insbesondere an Lichtwellenleitern 18 verringert den Herstellungsaufwand und die Herstellungskosten erheblich und ermöglicht ferner ohne weiteres, daß alle optische Schnittstellen 20 der Lichtwellenleiter 18 an einer Seitenfläche 34 eines Gehäuses 36 liegen, was den Aufbau einer Schnittstelle, welche die Speicherschaltung 2 mit dem Gehäuse 36 aufnimmt, erheblich vereinfacht.
• Fig. 4 ist eine schematische Darstellung eines Sockels 40, der eine Mehrzahl von Schnittstellen 42 für je eine Speicherschaltung 2, wie sie in Fig. 3 dargestellt ist, aufweist. Der Sockel 40 umfaßt elektrische Kontakte 44, die dafür vorgesehen sind, mit nicht dargestellten elektronischen Bauelementen, beispielsweise einem Chipsatz eines Computers oder einem elektrischen Bus verbunden zu werden. Die elektrischen Kontakte 44 sind direkt mit einem elektrisch-optischen und optisch-elektrischen Wandler 46 verbunden, welcher elektrische Signale, die dem Sockel 40 über die elektrischen Kontakte 44 zugeführt werden, in optische Signale wandelt und diese in ein Bündel von Lichtwellenleitern 48 eingekoppelt.
• Der Sockel weist vier Vertiefungen bzw. Ausnehmungen 50 auf, in welchen jeweils acht Schnittstellen 42 in Form eines Stapels angeordnet sind. Die Ausnehmungen 50 sind so ausgeführt, daß sie jeweils einen Stapel 52 von acht Speicherschaltungen 2 aufnehmen können. Die Lichtwellenleiter 48 verteilen sich auf alle vier Ausnehmungen 50 und führen dort zu optischen Schnittstellen 54, welche so ausgeführt und angeordnet sind, daß optische Signale von dem elektrisch-optischen und optisch-elektrischen Wandler 46 über die optischen Schnittstellen 54 des Sockels 40 und die optischen Schnittstellen 20 der Speicherschaltungen 2 (siehe Fig. 3) den Speicherschaltungen 2 bzw. ihren Wandlerelementen 16a, . . ., 16j zugeführt werden und umgekehrt optische Signale von den Wandlerelementen 16a, . . ., 16f der Speicherschaltungen 2 über die optischen Schnittstellen 20 der Speicherschaltungen 2, die optischen Schnittstellen 54 des Sockels 40 und die Lichtwellenleiter 48 dem elektrisch-optischen und optisch-elektrischen Wandler 46 zugeführt werden. Der Sockel 40 nimmt somit gleichzeitig die Speicherschaltungen 2 bzw. die Stapel 52 von Speicherschaltungen 2 mechanisch auf und stellt eine optische Signalverbindung zwischen den elektrischen Kontakten 44 und den optischen Schnittstellen 20 der Speicherschaltungen 2 her. Ferner weist jede Ausnehmung 50 eine Mehrzahl von Versorgungsspannungskontakten 56 auf, welche so angeordnet sind, daß sie mit den elektrisch leitfähigen Baugliedern 30, 32 der Speicherschaltungen 2 in Eingriff kommen. Die Versorgungsspannungskontakte 56 sind mit einer Gruppe der elektrischen Kontakte 44 des Sockels 40, über die der Sockel mit einer Leistungsversorgung verbunden werden kann, verbunden, so daß über diese Gruppe der elektrischen Kontakte 44, die Versorgungsspannungskontakte 56 und die elektrisch leitfähigen Bauglieder 30, 32 den Speicherschaltungen 2 eine Versorgungsspannung zugeführt werden kann.
• Die Speicherschaltungen 2 werden in den Sockel 40 vorzugsweise in Form von Stapeln 52 von jeweils acht Speicherschaltungen 2 in die Ausnehmungen 50 eingesetzt. Eine Ausnehmung 50, in die kein Stapel 52 von Speicherschaltungen 2 eingesetzt ist, wird vorzugsweise mit einer Lichtabdeckung 58 terminiert.
• Abweichend von dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel kann ein Sockel 40 gemäß der vorliegenden Erfindung eine andere Anzahl von Ausnehmungen 50 und eine andere Anzahl von Schnittstellen 42 pro Ausnehmung 50 oder Ausnehmungen mit unterschiedlichen Anzahlen von Schnittstellen 42 aufweisen.
• In dem Sockel 40 aus Fig. 4 können die optischen Schnittstellen 42 so, wie es dargestellt ist, zumindest gruppenweise mit jeweils den gleichen Lichtwellenleitern 48 verbunden sein, oder es können alle Schnittstellen mit den gleichen Lichtwellenleitern 48 verbunden sein, oder jede Schnittstelle 42 kann mit einer anderen Teilgruppe bzw. Kombination von Lichtwellenleitern verbunden sein.
• Fig. 5 ist eine schematische Darstellung einer Sondenvorrichtung 70 für einen nicht dargestellten Wafertester. Die Sondenvorrichtung 70 weist eine Mehrzahl von elektrisch-optischen Wandlern 72 und eine Mehrzahl von optisch-elektrischen Wandlern 74 auf, welche mit Testsignal-Ausgängen bzw. Eingängen des Wafertesters für Antwortsignale elektrisch verbunden werden können. Die elektrisch-optischen Wandler 72 und die optisch-elektrischen Wandler 74 sind mit jeweils einem Ende eines Lichtwellenleiters 76 verbunden, die jeweils anderen Enden der Lichtwellenleiter 76 sind mittels eines nicht dargestellten Rahmens so starr mechanisch miteinander verbunden, daß sie gemeinsam bewegt werden können und ihre räumliche Anordnung der von Wandlerelementen 16a, . . ., 16z einer Speicherschaltung 2 auf einem Chip 14 entspricht. Die optischen Schnittstellen 78 der Lichtwellenleiter 76 können auf diese Weise einfach und schnell gleichzeitig den Wandlerelementen 16a, . . ., 16z der Speicherschaltung 2 gegenüber angeordnet werden.
• So ermöglicht die Sondenvorrichtung 70 eine Einkopplung von Testsignalen eines Wafertesters in die Wandlerelemente 16a, . . ., 16z der Speicherschaltung 2 auf dem Chip 14, der Teil eines Wafers 80 ist, sowie eine Auskopplung von Antwortsignalen aus Wandlerelementen 16a, . . ., 16z der Speicherschaltung 2 und ihre Übertragung an den Wafertester bzw. eine Analysiereinrichtung desselben, welche die Antwortsignale der Speicherschaltung 2 auf eine korrekte Funktion der Speicherschaltung 2 hin analysiert. Die optische Übertragung der Testsignale und der Antwortsignale ermöglicht eine im Vergleich zu einer herkömmlichen elektrischen Sonde eines Wafertesters wesentlich höhere Bandbreite. Insbesondere ist es mit der Sondenvorrichtung 70 möglich, die Speicherschaltung 2 noch auf dem Wafer 80 einem Test unter den Bedingungen des späteren Einsatzes der Speicherschaltung zu unterziehen, insbesondere bei demselben Datendurchsatz bzw. derselben Signalrate zu testen, für welche sie ausgelegt ist, und der sie im Betrieb ausgesetzt sein wird. Die Sondenvorrichtung 70 ermöglicht auf diese Weise fehlerhafte Speicherschaltungen 2 unmittelbar nach ihrer Herstellung und vor der Durchführung weiterer, kostenintensiver Verfahrensschritte zu erkennen und auszusondern.
• Fig. 6 zeigt eine schematische Darstellung eines Computers 90 gemäß der vorliegenden Erfindung, der einen Prozessor bzw. eine Zentralverarbeitungseinheit (CPU; CPU = Central Processing Unit) 92, eine Speichersteuerung 94, einen elektrischoptischen und optisch-elektrischen Wandler 96 und eine oder mehrere Speicherschaltungen 2 gemäß den oben dargestellten Ausführungsbeispielen aufweist. Die CPU 92 ist mit der Speichersteuerung 94 elektrisch verbunden, die Speichersteuerung 94 ist mit dem elektrisch-optischen und optisch-elektrischen Wandler 96 elektrisch verbunden, der elektrisch-optische und optisch-elektrische Wandler 96 ist mit den Speicherschaltungen 2 optisch verbunden. Daten, welche in einer der Speicherschaltungen 2 zu speichern sind, werden von der CPU 92 zusammen mit einer Information über den Speicherort in Form elektrischer Signale an die Speichersteuerung 94 übertragen. Die zu speichernden Daten werden von der Speichersteuerung 94 zusammen mit einer Speicheradresse in Form weiterer elektrischer Signale an den elektrisch-optischen und optisch-elektrischen Wandler 96 übertragen, welcher die weiteren elektrischen Signale in optische Signale wandelt, die über eine optische Übertragungseinrichtung 98, beispielsweise Lichtwellenleiter, an Wandlerelemente 16a, . . ., 16z der Speicherschaltungen 2 übertragen werden, wo sie wiederum in elektrische Signale für die E/A-Bereiche 6 der Speicherschaltungen 2 gewandelt werden. Ansprechend auf diese elektrischen Signalen für den E/A-Bereich 6 speichert der E/A-Bereich 6 die Daten in der oder den der Speicherzelle zugeordneten Speicherzellen 4.
• Vorzugsweise weist der Computer 90 einen oder mehrere Sockel 40 auf, wie er anhand der Fig. 4 dargestellt und beschrieben wurde. In diesem Fall sind der elektrisch-optische und optisch-elektrische Wandler 96 des Computers 90 aus Fig. 6 mit dem elektrisch-optischen und optisch-elektrischen Wandler 46 des Sockels 40 aus Fig. 4 und die optische Übertragungseinrichtung 98 des Computers 90 mit dem Lichtwellenleiter 48 des Sockels 40 identisch.
• Zum Lesen von Daten aus einer der Speicherschaltungen 2 überträgt die CPU 92 ein Signal, welches Informationen über den Speicherort der zu lesenden Daten enthält, an die Speichersteuerung 94. Die Speichersteuerung 94 sendet ein weitere elektrisches Signal an den elektrisch-optischen und optischelektrischen Wandler 96 welches einen Lesebefehl und die Speicheradresse der zu lesenden Daten enthält. Der elektrisch-optische und optisch-elektrische Wandler 96 wandelt das weitere elektrische Signal in ein optisches Signal, welches die optischen Übertragungseinrichtung 98 an die Wandlerelemente 16a, . . ., 16z einer Speicherschaltung überträgt. In den Wandlerelementen 16a, . . ., 16z wird das optische Signal in ein elektrisches Signale für den E/A-Bereich 6 gewandelt, das einen Lesebefehl und die Speicheradresse enthält. Ansprechend auf dieses elektrische Signal liest der E/A-Bereich 6 die der Speicheradresse entsprechende Speicherzelle 4 oder Gruppe von Speicherzellen 4 aus und sendet das den aus den Speicherzellen ausgelesenen Daten entsprechende Lesesignal an Wandlerelemente 16a, . . ., 16z. Dort wird das Lesesignal in ein weiteres optisches Signale gewandelt, welche von der optischen Übertragungseinrichtung 98 an den elektrischoptischen und optisch-elektrischen Wandler 96 übertragen wird. Der elektrisch-optische und optisch-elektrische Wandler 96 wandelt das optische Signal in ein weiteres elektrisches Signale für die Speichersteuerung 94. Der Prozessor erhält von der Speichersteuerung ein elektrisches Signal, das die gelesenen Daten enthält.
• Die Speicherschaltung aus Fig. 1, ihre bevorzugten Ausführungsbeispiele aus den Fig. 2 und 3, der Sockel aus Fig. 4, die Sondenvorrichtung aus Fig. 5 und der Computer aus Fig. 6 haben die Übertragung von optischen Signalen bis direkt an den Chip, welcher die Speicherschaltung enthält bzw. von dem Chip weg gemeinsam, welche die oben genannten Vorteile aufweist. Insbesondere ermöglicht sie eine wesentliche Erhöhung der Bandbreite der Signalübertragung, einen Schutz vor gegenseitigem Übersprechen zwischen Signalleitungen, vor der Erzeugung von Störsignalen für andere elektronische Bauelemente, vor der Einkopplung von Störsignalen von anderen Bauelementen, einen Schutz vor einer Zerstörung der Speicherschaltung durch eine elektrostatische Entladung und bietet, eine Möglichkeit der Verringerung der Anzahl der Kontakte bzw. Schnittstellen zwischen der Speicherschaltung und einem Sockel, eine weitgehende Reduzierung der Rückwirkungen einer Belegung eines Sockelplatzes auf die Signalqualität an einem anderen Sockelplatz und eine Reihe weiterer oben erwähnter Vorteile.
• Dabei kann abweichend von den obigen Ausführungsbeispielen eine Speicherschaltung einen elektrisch-optischen oder einen optisch-elektrischen Wandler mit einer anderen Anzahl von lichtempfindlichen elektrischen Bauelementen bzw. elektrisch steuerbaren Lichtquellen aufweisen, beispielsweise mit nur einem lichtempfindlichen elektrischen Bauelement bzw. mit nur einer elektrisch steuerbaren Lichtquelle oder auch wesentlich mehr als den dargestellten Bauelementen bzw. Lichtquellen. Ferner kann eine erfindungsgemäße Speicherschaltung lediglich einen optisch-elektrischen Wandler oder nur einen elektrischoptischen Wandler aufweisen, so daß nur in einer Richtung Informationen optisch zu bzw. von der Speicherschaltung übertragen werden.
• Obwohl als optische Übertragungseinrichtung in den Ausführungsbeispielen vorwiegend Lichtwellenleiter verwendet wurden, sind auch andere optische Einrichtungen, beispielsweise Spiegel oder Linsen denkbar. Bezugszeichenliste 2 Speicherschaltung
  4 Speicherzellen
  6 Eingangs-/Ausgangs-Bereich
  8 optisch-elektrischer Wandler
  8a, . . ., 8d lichtempfindliches elektronisches Bauelement
  10 Elektrisch-optischer Wandler
  10a, . . ., 10d elektrisch ansteuerbare Lichtquelle
  12 Oberfläche
  14 Halbleiter-Chip
  16a, . . ., 16 Wandlerelement
  18 Lichtwellenleiter
  20 optische Schnittstelle
  22 reflektierende Oberfläche
  30, 32 elektrischleitfähiges Bauglied
  34 Seitenfläche
  36 Gehäuse
  40 Sockel
  42 Schnittstelle
  44 elektrische Kontakte
  46 elektrisch-optischer und optisch-elektrischer Wandler
  48 Lichtwellenleiter
  50 Ausnehmung
  52 Stapel von Speicherschaltungen 2
  54 optische Schnittstelle
  56 Versorgungsspannungskontakt
  58 Lichtabdeckung
  70 Sondenvorrichtung
  72 elektrisch-optischer Wandler
  74 optisch-elektrischer Wandler
  76 Lichtwellenleiter
  78 optische Schnittstelle
  80 Wafer
  90 Computer
  92 Prozessor
  94 Speichersteuerung
  96 elektrisch-optischer und optisch-elektrischer Wandler
  98 optische Übertragungseinrichtung
  

Claims (20)

1. Speicherschaltung (2) mit folgenden Merkmalen:
einer Mehrzahl von Speicherzellen (4);
einem Eingangs-/Ausgangs-Bereich (6) zum Adressieren oder Beschreiben der Mehrzahl von Speicherzellen (4) mittels elektrischer Signale; und
einem optisch-elektrischen Wandler (8) zum Wandeln von optischen Signalen in die elektrischen Signale,
wobei die Mehrzahl von Speicherzellen und der Eingangs- /Ausgangs-Bereich (6) auf einem Chip (14) integriert sind, und
wobei der optisch-elektrische Wandler (8) mit dem Chip (14) mechanisch verbunden oder in den Chip (14) integriert ist.

2. Speicherschaltung (2) nach Anspruch 1, bei der der optisch-elektrische Wandler (8) eine Mehrzahl von optischen Eingängen aufweist.

3. Speicherschaltung (2) nach Anspruch 1 oder 2, bei der der optisch-elektrische Wandler (8) dafür vorgesehen ist, voneinander verschiedene optische Signale mit voneinander verschiedenen Wellenlängen in zugeordnete, voneinander verschiedene elektrische Signale zu wandeln.

4. Speicherschaltung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der der optisch-elektrische Wandler (8) dafür vorgesehen ist, intensitätscodierte optische Signale mit mehr als zwei verschiedenen Intensitäten in elektrische Signale zu wandeln.

5. Speicherschaltung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner mit folgendem Merkmal:
einem elektrisch-optischen Wandler (10) zum Wandeln von elektrischen Lesesignalen von Speicherzellen (4) in optische Signale,
wobei der elektrisch-optische Wandler (10) mit dem Chip (14) mechanisch verbunden oder in den Chip (14) integriert ist.

6. Speicherschaltung (2) nach Anspruch 5, bei der der elektrisch-optische Wandler (10) eine Mehrzahl von optischen Ausgängen aufweist.

7. Speicherschaltung (2) nach Anspruch 5 oder 6, bei der der elektrisch-optische Wandler (10) dafür vorgesehen ist, voneinander verschiedene elektrische Signale in zugeordnete optische Signale mit mindestens zwei voneinander verschiedenen Wellenlängen zu wandeln.

8. Speicherschaltung (2) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, bei der der elektrisch-optische Wandler (10) dafür vorgesehen ist, unabhängige elektrische Signale in mit mehr als zwei Intensitätszuständen intensitätscodierte optische Signale zu wandeln.

9. Speicherschaltung (2) nach einem der Ansprüche 5 bis 8, bei der der elektrisch-optische Wandler (10) eine organische lichtemittierende Diode aufweist.

10. Speicherschaltung (2) nach einem der Ansprüche 5 bis 9, bei der der elektrisch-optische Wandler (10) eine lichtemittierende GaAs-Diode oder eine GaAs-Laserdiode aufweist.

11. Speicherschaltung (2) nach einem der Ansprüche 5 bis 10, bei der der elektrisch-optische Wandler (10) eine Quanteninsel in dem Chip (14) aufweist.

12. Sockel (40) zur Verbindung einer elektronischen Schaltung mit einer Speicherschaltung (2), die einen optischen Eingang (8) aufweist, mit folgenden Merkmalen:
einem elektrisch-optischen Wandler (46) zum Wandeln von elektrischen Signalen der elektronischen Schaltung in ein optisches Signal;
einer optischen Übertragungseinrichtung (48) zum Übertragen der optischen Signale, wobei die optische Übertragungseinrichtung (48) mit dem Sockel (40) mechanisch verbunden ist;
einer Schnittstelle zum Zuführen der optischen Signale zu dem optischen Eingang (8) der Speicherschaltung (2) und zum mechanischen Aufnehmen der Speicherschaltung (2).

13. Sockel (40) nach Anspruch 12, ferner mit einer weiteren Schnittstelle (42) zum mechanischen Aufnehmen einer weiteren Speicherschaltung (2) und zum Zuführen der optischen Signale oder weiterer optischer Signale an einen optischen Eingang (8) der weiteren Speicherschaltung (2), wobei die optische Übertragungseinrichtung (48) ferner zum Übertragen der optischen Signale oder der weiteren optischen Signale an die weitere Schnittstelle (42) vorgesehen ist.

14. Sockel (40) nach Anspruch 13, bei dem die Schnittstelle (42) und die weitere Schnittstelle (42) in einem Stapel angeordnet sind, um einen Stapel (52) von Speicherschaltungen (2), der die Speicherschaltung (2) und die weitere Speicherschaltung (2) umfaßt, aufzunehmen.

15. Sondenvorrichtung (70) für einen Wafertester zum Testen eines Wafers (80), der eine Speicherschaltung (2) mit einem optischen Eingang aufweist, mit folgenden Merkmalen:
einem Eingang zum Empfangen eines elektrischen Testsignales von dem Wafertester;
einem elektrisch-optischen Wandler (72) zum Wandeln des elektrischen Testsignals in ein optisches Signal;
einer optischen Übertragungseinrichtung (76) zum Übertragen des optischen Signals; und
einer optischen Schnittstelle (78) zum Zuführen des optischen Signals zu dem optischen Eingang der Speicherschaltung (2).

16. Computer (90) mit folgenden Merkmalen:
einem Prozessor (92);
einer Speichersteuerung (94), die mit dem Prozessor (92) elektrisch verbunden ist;
einem ersten elektrisch-optischen und optisch-elektrischen Wandler (96), der mit der Speichersteuerung (94) elektrisch verbunden ist, zum Wandeln von ersten elektrischen Signalen von der Speichersteuerung (94) in erste optische Signale und zum Wandeln von zweiten optischen Signalen in zweite elektrische Signale für die Speichersteuerung (94);
einer optischen Übertragungseinrichtung (98), die mit dem elektrisch-optischen und optisch-elektrischen Wandler (96) optisch verbunden ist, zum Übertragen der ersten optischen Signale und der zweiten optischen Signale;
einem zweiten elektrisch-optischen und optisch-elektrischen Wandler (8, 10), der mit der optischen Übertragungseinrichtung (98) optisch verbunden ist, zum Wandeln der ersten optischen Signale in dritte elektrische Signale und zum Wandeln vierter elektrischer Signale in die zweiten optischen Signale; und
einer Speicherschaltung (2) mit einer Mehrzahl von Speicherzellen (4) und einem Eingangs-/Ausgangs-Bereich (6) zum Adressieren oder Beschreiben der Mehrzahl von Speicherzellen mittels der dritten elektrischen Signale und zum Ausgeben der vierten elektrischen Signale beim Lesen der Mehrzahl von Speicherzellen (4),
wobei die Mehrzahl von Speicherzellen (4) und der Eingangs-/ Ausgangs-Bereich (6) auf einem Chip (14) integriert sind, und
wobei der optisch-elektronische Wandler (8) mit dem Chip (14) mechanisch verbunden oder in den Chip (14) integriert ist.

17. Verfahren zum Herstellen einer Speicherschaltung (2) mit folgenden Schritten:
Herstellen einer Mehrzahl von Speicherzellen (4) auf einem Chip (14);
Herstellen eines Eingangs-/Ausgangs-Bereiches (6) auf dem Chip (14), Herstellen einer elektrischen Verbindung zwischen der Mehrzahl von Speicherzellen (4) und dem Eingangs- /Ausgangs-Bereich (6); und
mechanisches Verbinden oder Integrieren eines optisch- elektronischen Wandlers (8) mit dem Chip (14).

18. Verfahren zum Testen einer Speicherschaltung (2) mit einer Mehrzahl von Speicherzellen (4) und einem Eingangs-/Ausgangsbereich (6) zum Adressieren, Beschreiben und Lesen der Mehrzahl von Speicherzellen (4) mittels elektrischer Signale, mit folgenden Schritten:
Erzeugen von elektrischen Testsignalen;
Wandeln der elektrischen Testsignale in optische Signale;
Übertragen der optischen Signale zu dem Eingangs-/Ausgangs- Bereich (6) der Speicherschaltung (2); und
Wandeln der optischen Signale in die elektrischen Signale.

19. Verfahren nach Anspruch 18, ferner mit folgenden Schritten:
Erzeugen von elektrischen Antwortsignalen in Antwort auf die elektrischen Signale in der Speicherschaltung;
Wandeln der elektrischen Antwortsignale in weitere optische Signale;
Übertragen der weiteren optischen Signale von dem Eingangs-/ Ausgangs-Bereich der Speicherschaltung zu einer Analysiereinrichtung;
Wandeln der weiteren optischen Signale in weitere elektrische Signale; und
Analysieren der weiteren elektrischen Signale hinsichtlich einer korrekten Funktion der Speicherschaltung (2).

20. Verfahren zum Übertragen von Signalen zu einer Speicherschaltung (2) mit einer Mehrzahl von Speicherzellen (4) und einem Eingangs-/Ausgangs-Bereich (6) zum Adressieren, Beschreiben und Lesen der Mehrzahl von Speicherzellen mittels elektrischer Signale mit folgenden Schritten:
Wandeln der Signale in optische Signale;
Übertragen der optischen Signale zu dem Eingangs-/Ausgangs- Bereich der Speicherschaltung; und
Wandeln der optischen Signale in die elektrischen Signale.