DE112017006740T5

DE112017006740T5 - Steckbares mm-wellenmodul für rack-scale-architektur- (rsa) server und high performance computer (hpcs)

Info

Publication number: DE112017006740T5
Application number: DE112017006740.5T
Authority: DE
Inventors: Georgios Dogiamis; Sasha Oster; Telesphor Kamgaing
Original assignee: Intel Corp
Current assignee: Intel Corp
Priority date: 2017-01-05
Filing date: 2017-01-05
Publication date: 2019-09-26
Also published as: US11251512B2; CN110073543B; KR20190095275A; WO2018128617A1; CN110073543A; US20190348737A1

Abstract

Ausführungsbeispiele der Erfindung umfassen eine aktive mm-Wellen-Verbindung. Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst die aktive mm-Wellen-Verbindung einen dielektrischen Wellenleiter, der mit einem ersten Verbinder und einem zweiten Verbinder gekoppelt ist. Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann jeder des ersten und zweiten Verbinders eine mm-Wellen-Funktionseinheit umfassen. Bei einem Ausführungsbeispiel können die mm-Wellen-Funktionseinheiten einen Leistungsverwaltungs-Die, einen Modulator-Die, einen Demodulator-Die, einen mm-Wellen-Sender-Die und einen mm-Wellen-Empfänger-Die umfassen. Zusätzliche Ausführungsbeispiele können Verbinder umfassen, die eine Schnittstelle mit vordefinierten Schnittstellen bilden, wie beispielsweise Small Form-Factor Pluggables (SFP), Quad Small Form-Factor Pluggables (QSFP), oder Octal Small Form-Factor Pluggables (OSFP) sind. Dementsprechend ermöglichen Ausführungsbeispiele der Erfindung eine Plug-and-Play-Funktionalität mit bestehenden Servern und anderen High-Performance-Rechensystemen.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind auf dem Gebiet von Halbleiter-Packaging und insbesondere der Bildung von steckbaren aktiven mm-Wellen-Verbindungen für den Einsatz in Servern der Rack-Scale-Architektur (RSA) und Hochleistungscomputern (HPCs).
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Da immer mehr Vorrichtungen miteinander verbunden werden und Benutzer mehr Daten verbrauchen, sind die Anforderungen, die Performance von Servern zu verbessern, stark gestiegen. Ein bestimmter Bereich, in dem eine Server-Performance erhöht werden kann, ist die Performance von Verbindungen zwischen Komponenten, da es heutzutage viele Verbindungen innerhalb von Server- und High-Performance-Rechen- (HPC-) Architekturen gibt. Diese Verbindungen umfassen Verbindungen innerhalb eines Blades (Klinge), Verbindungen innerhalb eines Racks, und Rack-zu-Rack- oder Rack-zu-Schalter-Verbindungen. Um die gewünschte Performance bereitzustellen, benötigen diese Computer-Systeme möglicherweise erhöhte Datenraten und Schaltarchitekturen, die längere Verbindungen erfordern. Des Weiteren sollten, aufgrund der großen Anzahl von Verbindungen, die Kosten der Verbindungen und der Leistungsverbrauch der Verbindungen minimiert werden.
Bei den heutigen Server-Architekturen werden kurze Verbindungen (z.B. Verbindungen innerhalb eines Racks und einige Rack-zu-Rack) mit elektrischen Kabeln erreicht - wie beispielsweise Ethernet-Kabel, Koaxialkabel, oder doppelaxiale Kabel, abhängig von der erforderlichen Datenrate. Für größere Distanzen (z.B. mehr als fünf Meter) werden aufgrund der großen Reichweite und hohen Bandbreite, die durch Glasfaserlösungen ermöglicht werden, optische Lösungen eingesetzt. Mit dem Aufkommen neuer Architekturen, wie beispielsweise 100-Gigabit-Ethernet, haben traditionelle elektrische und optische Verbindungen jedoch erhebliche Defizite. Elektrische Verbindungen werden immer teurer und leistungshungriger, um die erforderlichen Datenraten für kurze (z.B. 2 - 5 m) Verbindungen zu unterstützen. Um die Länge eines Kabels oder die gegebene Bandbreite auf einem Kabel zu erweitern, ist es zum Beispiel möglicherweise erforderlich, Kabel höherer Qualität zu verwenden, oder fortgeschrittene Entzerrungs-, Modulations- und/oder Fehlerkorrekturtechniken anzuwenden. Folglich erfordern diese Lösungen zusätzliche Leistung und erhöhen die Latenz des Systems. Für einige Distanzen und Datenraten, die bei vorgeschlagenen Architekturen erforderlich sind, gibt es heutzutage keine praktikable elektrische Lösung. Die optische Übertragung über Faser ist in der Lage, die erforderlichen Datenraten und Distanzen zu unterstützen. Der Einsatz optischer Verbindungen führt jedoch zu einer erheblichen Leistungs- und Kostenbelastung, insbesondere für kurze bis mittlere Distanzen (z.B. wenige Meter), aufgrund des Bedarfs an optischen Verbindungen.
Daher ist zur Mitteldistanz-Kommunikation in der Serverfarm die Überland-Leistung, die den Glasfaserverbindungen zugeordnet ist, zu hoch, während die erforderliche Fehlerkorrektur auf herkömmlichen elektrischen Verbindungen eine wesentliche Latenzzeit erzeugt (z. B. mehrere hundert Nanosekunden). Deshalb sind beide Technologien (herkömmlich elektrisch und optisch) nicht gerade optimal für neu entwickelte RSA-Server, einschließlich HPCs, bei denen die Länge vieler Übertragungsleitungen zwischen 2 und 5 Meter liegt.
Figurenliste

1A ist eine Querschnittsdarstellung einer aktiven mm-Wellen-Verbindung mit steckbaren Verbindern gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
1B ist eine schematische Darstellung der mm-Wellen-Funktionseinheit gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
1C ist eine Querschnittsdarstellung einer aktiven mm-Wellen-Verbindung mit steckbaren Verbindern, gesteckt in eine Serverbox gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
2A ist eine Querschnittsdarstellung einer Serverbox, die eine aktive mm-Wellen-Verbindung umfasst, die innerhalb der Serverbox angebracht und mit einem Wellenleiterverbinder am Rand der Serverbox gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung gekoppelt ist.
2B ist eine Querschnittsdarstellung einer Serverbox, die eine aktive mm-Wellen-Verbindung umfasst, die innerhalb der Serverbox angebracht und mit einem abnehmbaren Wellenleiterverbinder am Rand der Serverbox gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung gekoppelt ist.
2C ist eine Querschnittsdarstellung einer Serverbox, die eine aktive mm-Wellen-Verbindung umfasst, die innerhalb der Serverbox angebracht ist und sich ohne einen Wellenleiterverbinder aus der Serverbox heraus erstreckt, gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
3A ist eine Querschnittsdarstellung einer Serverbox, die eine aktive mm-Wellen-Verbindung umfasst, die innerhalb der Serverbox angebracht ist, wobei die vordefinierte digitale Verbindungsschnittstell an dem Gehäuse der aktiven mm-Wellen-Verbindung befestigt ist, gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
3B ist eine Querschnittsdarstellung des Verbinders, der ein CPU-Gehäusesubstrat mit dem aktiven mm-Wellen-Gehäusesubstrat verbindet, gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
4 ist eine schematische Darstellung einer Rechenvorrichtung, die gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung gebaut ist.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Hierin werden Systeme beschrieben, die aktive mm-Wellen-Verbindungen umfassen, die in RSA-Servern (RSA; Rack Scale Architecture) und Hochleistungscomputern (HPCs; high performance computers) verwendet werden. In der nachfolgenden Beschreibung werden verschiedene Aspekte der darstellenden Implementierungen unter Verwendung von Begriffen beschrieben, die gemeinhin von Fachleuten auf dem Gebiet verwendet werden, um die Substanz ihrer Arbeit anderen Fachleuten auf dem Gebiet zu übermitteln. Für Fachleute auf dem Gebiet ist es jedoch offensichtlich, dass die vorliegende Erfindung mit nur einigen der beschriebenen Aspekte ausgeführt werden kann. Zu Erklärungszwecken werden spezifische Zahlen, Materialien und Konfigurationen ausgeführt, um ein tiefgreifendes Verständnis der darstellenden Implementierungen bereitzustellen. Für Fachleute auf dem Gebiet ist es jedoch offensichtlich, dass die vorliegende Erfindung ohne diese spezifischen Details ausgeführt werden kann. In anderen Fällen wurden bekannte Merkmale weggelassen oder vereinfacht, um die darstellenden Implementierungen nicht zu verunklaren.
Verschiedene Operationen sind wiederum als mehrere diskrete Operationen beschrieben, in einer Weise, die für das Verständnis der vorliegenden Erfindung am hilfreichsten ist, jedoch sollte die Reihenfolge der Beschreibung nicht so ausgelegt werden, dass sie impliziert, dass diese Operationen zwingend von der Reihenfolge abhängig sind. Insbesondere müssen diese Operationen nicht in der vorliegenden Reihenfolge ausgeführt werden.
Wie bereits erwähnt, bieten die derzeit verfügbaren Verbindungslösungen (d.h. elektrische Kabel und optische Kabel) keine ausreichende Datenrate und Leistungsverbrauch sowie Latenz- und Kostenziele, die für neu entstehende Server- und HPC-Technologien erforderlich sind. Dementsprechend umfassen Ausführungsbeispiele der Erfindung Millimeterwellen-Wellenleiter-(mm-Wellen-Wellenleiter) Verbindungslösungen. Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst der mm-Wellen-Wellenleiter ein dielektrisches Wellenleiterbündel, das aus verlustarmen beschichteten oder unbeschichteten dielektrischen Materialien hergestellt ist und für den Betrieb in dem mm-Wellen- oder Sub-THz-Frequenzbereich entworfen ist. Die Wellenleiter können an beiden Enden mit einem Gehäuse gekoppelt sein, das eine mm-Wellen-Funktionseinheit (mm wave engine) umfasst. Bei kurzen bis mittellangen Kabeln (z.B. 1-5 Meter) bieten die mm-Wellenleiterkabel eine leistungsarme, latenzarme, schnelle und kostengünstige Lösung. Insbesondere, da Signale nicht in ein optisches Signal hochkonvertiert werden müssen, ist der Leistungsverbrauch deutlich geringer als der Leistungsverbrauch der alternativen Glasfaserverbindungstechnik. Darüber hinaus ist bei den kurzen bis mittellangen Kabeln keine Fehlerkorrektur erforderlich oder nur eine Fehlerkorrektur auf niedrigem Level. Dementsprechend ist die Latenzzeit im Vergleich zu elektrischen Kabeln geringer.
Während mm-Wellen-Wellenleiter eine verbesserte Performance bieten, insbesondere bei kurzen bis mittellangen Kabeln, kann es immer noch Situationen geben, in denen andere Verbindungstechnologien erwünscht sind (z.B. kann der zusätzliche Leistungsverbrauch und die zusätzlichen Kosten, die optischen Kabeln zugeordnet sind, bei längeren Verbindungen eine bevorzugte Lösung sein, wie beispielsweise bei solchen, die größer als etwa 10 Meter sind und Datenraten in der Größenordnung von zehn bis hundert Gbit/s anvisieren). Darüber hinaus ist der vollständige Austausch bestehender elektrischer Verbindungen in derzeit verfügbaren Server- oder HPC-Systemen möglicherweise nicht in allen Situationen eine kostengünstige Lösung. Dementsprechend umfassen Ausführungsbeispiele der Erfindung mm-Wellenleiterkabel, die eine steckbare Architektur verwenden, die mit bestehenden und zukünftigen Produkten ein „Plug-and-Play“-System erreichen kann. Die Verwendung solcher Plug-and-Play-mm-Wellenleiter-Kabel stellt mehrere Vorteile bereit.
Ein solcher Vorteil besteht darin, dass Plug-and-Play-mm-Wellenleiterkabel mit bestehenden Servern oder HPC-Systemen verwendet werden können, während gleichzeitig andere Verbindungstechnologien je nach Bedarf des Systems austauschbar eingesetzt werden können. Die Austauschbarkeit zwischen den Verbindungstechnologien wird durch die Verwendung aktiver mm-Wellen-Verbindungen ermöglicht. Wie hierin verwendet, ist eine aktive mm-Wellen-Verbindung ein Kabel, das eine mm-Wellen-Funktionseinheit umfasst, die in das Kabel integriert ist. So kann beispielsweise eine aktive mm-Wellen-Funktionseinheit eine Schaltungsanordnung und andere Komponenten zum Umwandeln von Signalen in oder aus mm-Wellen-Signalen und zum Übertragen der mm-Wellen-Signale entlang des mm-Wellenleiters umfassen, wie im Folgenden näher beschrieben wird. Insbesondere können Ausführungsbeispiele eine mm-Wellen-Funktionseinheit umfassen, die sich in einem Verbinder befindet, der mit vordefinierten Schnittstellen eine Schnittstelle bildet, die typischerweise in bestehenden Servern oder HPC-Systemen umfasst sind. So kann beispielsweise der Verbinder der aktiven mm-Wellen-Verbindung ein Small Form Factor Pluggable (SFP), ein Quad Small Form Factor Pluggable (QSFP), ein Octal Small Form Factor Pluggable (OSFP) oder dergleichen sein. Da die Komponenten, die für die Bereitstellung von mm-Wellen-Verbindungen benötigt werden, vollständig in ein externes Kabel integriert sein können, kann ein Benutzer die aktive mm-Wellen-Verbindung einfach einstecken, ohne Zugang zu den internen Komponenten des Systems zu benötigen.
Ausführungsbeispiele, die solche Plug-and-Play-mm-Wellenleiter-Verbindungsarchitekturen umfassen, sind ferner agnostisch im Hinblick auf die verwendete Plattform. Da die Technologie der Verbindung den Servern oder HPC-Systemen keine Packaging- oder Systemspezifikationen auferlegt, können die Kosten für diese Systeme reduziert werden und es wird einfacher, Server oder HPC-Systeme zu entwerfen. Da das Packaging der aktiven mm-Wellen-Verbindung unabhängig von dem teuren organischen CPU/Server-Gehäuse ist, ermöglichen Ausführungsbeispiele die Verwendung eines kostengünstigen Gehäuses für die mm-Wellenfunktionseinheit.
Zusätzliche Ausführungsbeispiele der Erfindung können auch die Integration der mm-Wellen-Funktionseinheit in die Serverbox umfassen, während das separate Packaging für die CPU und die mm-Wellen-Funktionseinheit erhalten bleibt. Solche Ausführungsbeispiele können weiterhin von der Entkopplung des mm-Wellen-Funktionseinheit-Gehäuses von dem CPU/Server-Packaging profitieren, um niedrigere Gesamtsystemkosten bereitzustellen. Darüber hinaus können bei solchen Ausführungsbeispielen zusätzliche Komponenten, die ansonsten mit dem CPU/Server-Gehäuse gehäust werden müssten, stattdessen mit der mm-Wellen-Funktionseinheit gehäust werden. So kann beispielsweise ein vordefinierter digitaler Verbindungsschnittstellen-Die auf dem mm-Wellen-Packaging-Substrat integriert werden. Dies ermöglicht die Verwendung verschiedener vordefinierter digitaler Verbindungsschnittstellen-Dies, ohne das komplexe Layout und/oder Design des Servergehäuses zu beeinträchtigen. Somit hat der Kunde zusätzliche Flexibilität und Kontrolle über das Design des Systems.
Nun wird bezugnehmend auf 1A eine Querschnittsdarstellung eines aktiven mm-Wellenverbinders 120 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst die aktive mm-Wellen-Verbindung 120 einen oder mehrere dielektrische Wellenleiter 127, die zur Übertragung von mm-Wellen-Signalen geeignet sind. Die dielektrischen Wellenleiter 127 können ein beliebiges geeignetes dielektrisches Material sein, wie etwa ein Flüssigkristallpolymer (LCP), eine auf niedriger Temperatur erhitzte Keramik (LTCC; low-temperature co-fired ceramic), Glas, Polytetrafluorethylen (PTFE), erweitertes PTFE, PTFE mit niedriger Dichte, Ethylen-Tetrafluorethylen (ETFE), fluoriertes Ethylen-Propylen (FEP), Polyether-Ether-Keton (PEEK) oder Perfluoralkoxy-Alkane (PFA), Kombinationen derselben oder ähnliches. Bei einem Ausführungsbeispiel können die dielektrischen Wellenleiter 127 auch eine metallische Beschichtung (nicht dargestellt) umfassen, um eine elektrische Abschirmung des dielektrischen Wellenleiters bereitzustellen. Bei einem Ausführungsbeispiel können die dielektrischen Wellenleiter eine beliebige Querschnittsform aufweisen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, rechteckig, quadratisch, rund, oval, unter anderem.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind drei separate dielektrische Wellenleiter 127 in der aktiven mm-Wellen-Verbindung 120 dargestellt. Ausführungsbeispiele sind jedoch nicht auf irgendeine spezifische Anzahl von dielektrischen Wellenleitern beschränkt. So kann beispielsweise ein einzelner dielektrischer Wellenleiter 127 oder ein Bündel von zwei oder mehreren dielektrischen Wellenleitern 127 in jeder aktiven mm-Wellen-Verbindung 120 vorhanden sein. Bei einem Ausführungsbeispiel können die dielektrischen Wellenleiter 127 kurze bis mittellange Kabel sein. So kann beispielsweise die Länge der dielektrischen Wellenleiter zwischen ca. 0,5 Metern und 10 Metern liegen. Bei einem zusätzlichen Ausführungsbeispiel kann die Länge der dielektrischen Wellenleiter zwischen ca. 1 Meter und 5 Meter liegen. Bei einem zusätzlichen Ausführungsbeispiel kann die Länge der dielektrischen Wellenleiter zwischen ca. 1 Meter und 10 Meter liegen.
Bei einem Ausführungsbeispiel kann jedes Ende der dielektrischen Wellenleiter 127 mit einem Verbinder 125 gekoppelt sein. Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst der Verbinder 125 eine mm-Wellen-Funktionseinheit 128, die auf einem mm-Wellen-Packaging-Substrat 129 gehäust ist. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Verbinder 125 ohne eine schützende Umhüllung dargestellt, um die Figur nicht zu verdecken. Es ist jedoch zu beachten, dass der Verbinder 125 mehrere verschiedene Packaging-Substrate, schützende Umhüllungen, Wärmemanagementlösungen und andere benötigte Komponenten umfassen kann. So kann beispielsweise die mm-Wellen-Funktionseinheit 128 auf einem Packaging-Substrat 128 gehäust und im Wesentlichen von einem Schutzgehäuse umschlossen sein. Obwohl die mm-Wellen-Funktionseinheit 128 als ein einzelner Block dargestellt ist, ist es zu beachten, dass die mm-Wellen-Funktionseinheit 128 eine beliebige Anzahl von diskreten Dies, Verbindungen oder anderen Komponenten umfassen kann, die im Folgenden näher beschrieben werden.
Bei einem Ausführungsbeispiel sind die Verbinder 125 in eine Schnittstelle eines Rechensystems (z.B. Server, HPC oder dergleichen) steckbar. Ausführungsbeispiele der Erfindung können Verbinder 125 umfassen, die in vordefinierte Schnittstellen steckbar sind. Typische vordefinierte Schnittstellen, die verwendet werden können, umfassen beispielsweise SFP- und QSFP-Schnittstellen. Wie dargestellt, können die Verbinder 125 jeweils Kontakte 126 umfassen, die die mm-Wellenleiter-Funktionseinheit 128 mit der vordefinierten Schnittstelle elektrisch koppeln. Obwohl nicht dargestellt, ist zu beachten, dass leitfähige Leiterbahnen und Vias zwischen den Kontakten 126 und der mm-Wellen-Funktionseinheit 128 gebildet werden können. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Kontakte als Anschlussflächen dargestellt. Die Ausführungsbeispiele sind jedoch nicht auf solche Konfigurationen beschränkt. So können beispielsweise die Kontakte 126 Pins oder irgendein anderer bekannter Kontakt sein.
Nun wird bezugnehmend auf 1B ein schematisches Diagramm der mm-Wellen-Funktionseinheit 128 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ausführlicher gezeigt. Bei einem Ausführungsbeispiel kann die mm-Wellen-Funktionseinheit 128 einen Leistungsversorgungs- und Management-Die 132 umfassen. Zusätzliche Ausführungsbeispiele können einen Modulator-Die 133 und einen Demodulator-Die 134 umfassen. Bei einigen Ausführungsbeispielen können der Modulator-Die 133 und der Demodulator-Die 134 auf einem einzelnen Die integriert sein. Ausführungsbeispiele können auch einen mm-Wellen-Sender- (Tx) Die 135 und einen mm-Wellen-Empfänger- (Rx) Die 136 umfassen. Bei einigen Ausführungsbeispielen können der Tx-Die 135 und der Rx-Die 136 auf einem einzelnen Die integriert sein. Zusätzliche Ausführungsbeispiele können auch eine beliebige Anzahl von Komponenten umfassen, die auf einem einzigen Die integriert sind. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die mm-Wellen-Funktionseinheit 128 eine sendende mm-Wellen-Funktionseinheit oder eine empfangende mm-Wellen-Funktionseinheit sein. Bei solchen Ausführungsbeispielen kann die sendende mm-Wellen-Funktionseinheit einen Tx-Die 135 und einen Modulator-Die 133 umfassen und die empfangende mm-Wellen-Funktionseinheit kann einen Rx-Die 136 und einen Demodulator-Die 134 umfassen. Die Komponenten können auch auf irgendeinem geeigneten Halbleitermaterial gebildet werden. So können beispielsweise die Dies Silizium-Dies, III-V-Material-Dies, Silizium auf Isolator (SOI) -Dies, III-V-Materialien, die auf einem einzigen Die mit Silizium integriert sind, oder irgendeine andere Kombination von Halbleitermaterialien sein. Bei einem Ausführungsbeispiel kann die mm-Wellen-Funktionseinheit 128 einen Einkoppler 137 umfassen, der zum Einkoppeln und Unterstützen der Ausbreitung des mm-Wellen-Signals entlang des dielektrischen Wellenleiters 127, eines Bündels von dielektrischen Wellenleitern 127 (z.B. zwei oder mehr durch Luft, ein anderes dielektrisches Material oder Metall getrennte dielektrische Wellenleiter) verwendet wird. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann der Einkoppler 137 mit einem Wellenleiterverbinder integriert sein, der den dielektrischen Wellenleiter 127 mechanisch und kommunikativ mit dem Einkoppler 137 koppelt. Der Einkoppler 137 kann irgendein bekannter Einkoppler zum Initiieren der Ausbreitung von mm-Wellen oder Empfangen von mm-Wellen sein, wie etwa ein regulärer Einzelpatch-Einkoppler, ein Stapelpatch-Einkoppler, ein Mikrostreifen-zu-Schlitz-Übergangs-Einkoppler, etc.
Nun wird bezugnehmend auf 1C eine Querschnittsdarstellung eines Serversystems 100 gezeigt, das eine aktive mm-Wellen-Verbindung 120 umfasst, die gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in einen Server 110 gesteckt ist. Da die aktive mm-Wellen-Verbindung 120 agnostisch im Hinblick auf die darunterliegende Architektur des Servers ist, können Ausführungsbeispiele der Erfindung einen Server 110 umfassen, der irgendeine Serverarchitektur umfasst. So kann beispielsweise der Server 110 einen zentrale Verarbeitungseinheit- (CPU) Die 144 umfassen, der auf einem Packaging-Substrat 143 gehäust ist. Das Packaging-Substrat 143 kann mit der gedruckten Server-Schaltungsplatine (PCB) 140 über eine Buchse 142, LGA oder BGA oder irgendeine andere bekannte Verbindung gekoppelt sein. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann ein vordefinierter digitaler Verbindungsschnittstellen-Die 146, der elektrisch zwischen CPU-Die 144 und die mm-Wellen-Funktionseinheit 128 gekoppelt ist, auch auf demselben Packaging-Substrat 143 gehäust sein, auf dem der CPU-Die 144 gehäust ist. So kann beispielsweise der vordefinierte digitale Verbindungsschnittstellen-Die 146 ein Signal übersetzen und/oder konditionieren, so dass Signale zwischen dem CPU-Die 144 und der mm-Wellen-Funktionseinheit 128 übertragen werden können, selbst wenn die Ausgabe entweder des CPU-Dies 144 oder der mm-Wellen-Funktionseinheit 128 nicht mit der Art der von der anderen Komponente erwarteten Eingabe übereinstimmt. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann auch eine Wärmesenke 148 oder irgendeine andere Wärmemanagementtechnologie in dem Server 110 umfasst sein. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Umhüllung des Servers 110 nicht gezeigt, um die Figur nicht zu verdecken. Die gestrichelte Linie am Rand der PCB 140 wird jedoch verwendet, um die ungefähre Position darzustellen, an der sich der äußere Rand des Servergehäuses befinden kann.
Ausführungsbeispiele der Erfindung können eine vordefinierte Schnittstelle 152 umfassen, die das CPU-Packaging-Substrat 143 mit einem ersten Ende eines internen Kabels 154 koppelt. Das interne Kabel 154 kann jedes geeignete elektrische Kabel sein, wie beispielsweise ein zweiadriges Kabel oder dergleichen. Das interne Kabel 154 kann sich bis zu dem Rand des Servers 110 erstrecken, wo es mit einer externen vordefinierten Schnittstelle 156 gekoppelt ist. Die externe vordefinierte Schnittstelle 156 kann irgendeine geeignete Schnittstelle sein. So kann beispielsweise die externe vordefinierte Schnittstelle 156 ein SFP, ein QSFP oder dergleichen sein.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann eine aktive mm-Wellen-Verbindung 120 in die externe vordefinierte Schnittstelle 156 gesteckt sein. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist aus Gründen der Einfachheit nur ein erster Verbinder 125 der aktiven mm-Wellen-Verbindung 120 dargestellt, wobei zu beachten ist, dass die aktive mm-Wellen-Verbindung 120 auch an dem zweiten Ende einen Verbinder aufweist, der im Wesentlichen der in 1A dargestellten aktiven mm-Wellen-Verbindung 120 ähnlich ist. Dementsprechend kann die aktive mm-Wellen-Verbindung 120 extern zu dem Server 110 sein. Daher erlegt die Architektur des Servers möglicherweise keine Packaging- oder Designbeschränkungen für die mm-Wellen-Funktionseinheit 128 auf. Dies ermöglicht es, die Gesamtkosten der aktiven mm-Wellen-Verbindung 120 zu reduzieren, da das Packaging möglicherweise nicht so anspruchsvoll sein muss wie das des CPU-Gehäusesubstrats 143.
Während es besonders vorteilhaft sein kann, die mm-Wellen-Funktionseinheit extern zu dem Server zu haben, um eine Plug-and-Play-Funktionalität bereitzustellen, kann die mm-Wellen-Funktionseinheit bei einigen Ausführungsbeispielen auch in den Server integriert sein. Bei solchen Ausführungsbeispielen kann die mm-Wellen-Funktionseinheit immer noch auf einem unterschiedlichen Packaging-Substrat als dem CPU-Packaging-Substrat gehäust sein. Dementsprechend ist die Architektur und das Layout des CPU-Packagings durch die Integration der mm-Wellenleiter-Funktionseinheit noch nicht beeinträchtigt.
Nun wird bezugnehmend auf 2A eine Querschnittsdarstellung eines Serversystems 200 mit einer mm-Wellen-Funktionseinheit 228 gezeigt, die gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in dem Server 210 gehäust ist. Bei einem Ausführungsbeispiel kann der Server 210 im Wesentlichen dem vorstehend beschriebenen Server 110 ähnlich sein, mit der Ausnahme, dass die mm-Wellen-Funktionseinheit innerhalb des Servers 210 innerhalb der Grundfläche der PCB 240 angebracht sein kann. Bei einem Ausführungsbeispiel kann das mm-Wellen-Packaging-Substrat 262 durch eine vordefinierte digitale Schnittstelle 252 mit dem CPU-Packaging-Substrat 243 gekoppelt sein. Somit ist das mm-Wellen-Packaging-Substrat unabhängig von dem organischen CPU-Packaging-Substrat und ermöglicht die Verwendung von mm-Wellen-geeigneten Substraten und Stapelaufbauten. Dies ermöglicht eine bessere Performance des mm-Wellen-Systems als eine direkte Integration in das CPU-Gehäuse.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind der Einkoppler 237 und der Wellenleiterverbinder 238 auch als diskrete Komponenten aus der mm-Wellen-Funktionseinheit 228 dargestellt. Obwohl dargestellt als auf einer oberen Oberfläche des mm-Wellen-Packaging-Substrats 262 angeordnet, ist es zu beachten, dass der Wellenleiterverbinder 238 und der Einkoppler 237 an irgendeiner Stelle gebildet sein können, einschließlich der unteren Oberfläche des mm-Wellen-Packaging-Substrats 262 oder eingebettet in das mm-Wellen-Packaging-Substrat 262. Bei einem zusätzlichen Ausführungsbeispiel kann der Wellenleiterverbinder 238 und/oder der Einkoppler überformt sein.
Bei einem Ausführungsbeispiel kann der dielektrische Wellenleiter 227 mit dem Wellenleiterverbinder 238 gekoppelt sein und im Wesentlichen zu dem Rand der PCB 240 verlaufen. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann der dielektrische Wellenleiter 227 mit einem passiven steckbaren Verbinder 239 verbunden sein. Der passive steckbare Verbinder 239 kann die dielektrischen Wellenleiter 227, die innerhalb des Servers 210 sind, mit den dielektrischen Wellenleitern 223, die extern zu dem Server 210 sind, verbinden. Bei solchen Ausführungsbeispielen können die externen dielektrischen Wellenleiter 223 als passive dielektrische Wellenleiter 223 bezeichnet werden, da sie keine eigene mm-Wellen-Funktionseinheit benötigen, da die Umwandlung in mm-Wellen-Signale innerhalb des Servers erfolgt. Dementsprechend können die externen dielektrischen Wellenleiter 223 noch kostengünstiger in der Herstellung sein, da sie nicht die für die mm-Wellenumwandlung erforderliche zusätzliche Schaltungsanordnung benötigen.
Unter Bezugnahme nun auf 2B wird eine Querschnittsdarstellung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung gezeigt, die dem in 2A dargestellten Ausführungsbeispiel im Wesentlichen ähnlich ist, mit der Ausnahme, dass der passive steckbare Verbinder als Stecker-Buchse-Stecker dargestellt ist. Bei solchen Ausführungsbeispielen kann der weibliche Abschnitt 239_A des Repeaters am Rand des Servers 210 positioniert sein und der männliche Abschnitt 239_B kann von außerhalb des Servers 210 eingeführt werden. Dementsprechend können die passiven dielektrischen Wellenleiter 223 ausschließlich durch Ausschalten eines externen Kabels ersetzt werden, ohne dass innerhalb der Serverbox etwas verändert werden muss. Dies kann einfache Änderungen an dem System 201 ermöglichen (z.B. Änderung der Kabellänge oder Austausch eines beschädigten Kabels).
Unter Bezugnahme nun auf 2C wird eine Querschnittsdarstellung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung gezeigt, die dem in 2A dargestellten Ausführungsbeispiel im Wesentlichen ähnlich ist, mit der Ausnahme, dass die dielektrischen Wellenleiter 227 die Serverbox ohne irgendeinen Wellenleiterverbinder an dem Rand der Box lassen können. Solche Ausführungsbeispiele werden ermöglicht, da das aktive mm-Wellenkabel in der Lage ist, eine hohe Bandbreite, geringe Latenzzeit und einen geringen Leistungsverbrauch bei kurzen bis mittleren Längen (z.B. 1 Meter bis 10 Meter) bereitzustellen. Dementsprechend können sich die dielektrischen Wellenleiter 227 aus der Box heraus erstrecken und haben noch genügend Länge, um Verbindungen mit anderen Systemen herzustellen. Bei einem solchen Ausführungsbeispiel kann das zweite Ende der nicht dargestellten dielektrischen Wellenleiter 227 einen Verbinder ähnlich den vorstehend beschriebenen Verbindern 125 aufweisen. Somit kann die aktive mm-Wellen-Verbindung eine Plug-and-Play-Funktionalität ermöglichen. Alternative Ausführungsbeispiele können auch ein zweites Ende der mm-Wellen-Verbindung umfassen, das mit einer mm-Wellen-Funktionseinheit innerhalb eines zweiten Servers gekoppelt ist, ähnlich dem in 2C dargestellten ersten Ende. Durch den Wegfall des Bedarfs nach einem Wellenleiterverbinder können Ausführungsbeispiele eine verbesserte Performance ermöglichen, da zusätzliche Ausrichtungsfehler, Signalreflexionen und Einfügungsverluste vermieden werden können, da weniger Verbindungen/Übergänge benötigt werden.
Gemäß einem zusätzlichen Ausführungsbeispiel der Erfindung kann ein vordefinierter digitaler Verbindungsschnittstellen-Die auch auf dem gleichen Substrat wie die mm-Wellen-Funktionseinheit integriert sein. Ein Beispiel für ein solches Ausführungsbeispiel ist in Bezug auf 3A dargestellt. 3A ist im Wesentlichen ähnlich wie 2A, mit der Ausnahme, dass der vordefinierte digitale Verbindungsschnittstellen-Die 346 von dem CPU-Packaging-Substrat 343 entfernt ist und sich auf dem mm-Wellen-Funktionseinheit-Packaging-Substrat 362 befindet. Solche Ausführungsbeispiele ermöglichen eine größere Flexibilität bei der Auswahl des vordefinierten digitalen Verbindungsschnittstellen-Dies 346, der für das System gewählt wird. So kann beispielsweise ein vordefinierter digitaler Verbindungsschnittstellen-Die, der von jedem Hersteller bezogen werden kann, verwendet werden, ohne das komplexe Layout und/oder Design des Servergehäuses zu beeinträchtigen. Zusätzlich kann das Entfernen des vordefinierten digitalen Verbindungsschnittstellen-Dies 346 von dem CPU-Packaging-Substrat 343 zusätzlichen Raum auf dem CPU-Packaging-Substrat 343 bereitstellen, um zu ermöglichen, dass dem Server 310 mehr Speicher oder dergleichen hinzugefügt wird.
Wenn sich der vordefinierte digitale Verbindungsschnittstellen-Die 346 zu dem mm-Wellen-Funktionseinheit-Packaging-Substrat 362 bewegt, muss die vordefinierte Verbindung 352 zwischen dem mm-Wellen-Funktionseinheit-Packaging-Substrat 362 und dem CPU-Packaging-Substrat 343 möglicherweise modifiziert werden. Wenn beispielsweise die vordefinierte digitale Verbindungsschnittstelle 346 ein Serialisierer/Deserialisierer- (SERDES-) Die ist, empfängt der vordefinierte digitale Verbindungsschnittstellen-Die 346 Eingangssignale von einer Mehrzahl von Pins (z.B. zehn oder mehr) von der CPU und serialisiert diese Eingaben zur Übertragung entlang eines einzigen Ausgangspins. Dementsprechend kann es notwendig sein, die Anzahl der leitfähigen Leiterbahnen, die durch die vordefinierte Verbindung 352 verlaufen, zu erhöhen, wenn der vordefinierte digitale Verbindungsschnittstellen-Die 346 zu dem mm-Wellen-Funktionseinheit-Packaging-Substrat 362 bewegt wird.
Nun wird bezugnehmend auf 3B eine vergrößerte Querschnittsdarstellung der vordefinierten Verbindung 352 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Wie dargestellt ist, kann die Mehrzahl von Signalleitungen durch Bereitstellen von Kontaktanschlussflächen 345, 365 entlang der oberen Oberfläche und der unteren Oberflächen sowohl des CPU-Packaging-Substrats 343 als auch des mm-Wellen-Funktionseinheit-Packaging-Substrats 362 untergebracht werden. Zusätzliche Ausführungsbeispiele können auch Kontakte entlang der Randoberfläche der Packaging-Substrate umfassen. Die vordefinierte Verbindung 352 kann daher eine Mehrzahl von Leiterbahnen 353 und entsprechenden Pins 351 umfassen, um elektrische Verbindungen zwischen den entsprechenden Kontaktanschlussflächen 345, 365 bereitzustellen. Somit sind Ausführungsbeispiele in der Lage, die Pindichte bereitzustellen, die erforderlich ist, um Signale von dem CPU-Die 344 an den vordefinierten digitalen Verbindungsschnittstellen-Die 346 über die vordefinierte Verbindung 352 zu leiten.
4 stellt eine Rechenvorrichtung 400 gemäß einer Implementierung der Erfindung dar. Die Rechenvorrichtung 400 häust eine Platine 402. Die Platine 402 kann eine Anzahl von Komponenten umfassen, umfassend aber nicht beschränkt auf einen Prozessor 404 und zumindest einen Kommunikationschip 406. Der Prozessor 404 ist physisch und elektrisch mit der Platine 402 gekoppelt. Bei einigen Implementierungen ist der zumindest eine Kommunikationschip 406 ferner physisch und elektrisch mit der Platine 402 gekoppelt. Bei weiteren Implementierungen ist der Kommunikationschip 406 Teil des Prozessors 404.
Abhängig von ihren Anwendungen kann die Rechenvorrichtung 400 andere Komponenten umfassen, die physisch und elektrisch mit der Platine 402 gekoppelt sein können oder nicht. Diese anderen Komponenten umfassen, sind aber nicht beschränkt auf einen flüchtigen Speicher (z.B. DRAM), einen nichtflüchtigen Speicher (z.B. ROM), einen Flash-Speicher, einen Graphikprozessor, einen digitalen Signalprozessor, einen Krypto-Prozessor, einen Chipsatz, eine Antenne, eine Anzeige, eine Touchscreen-Anzeige, eine Touchscreen-Steuerung, eine Batterie, einen Audio-Codec, einen Video-Codec, einen Leistungsverstärker, ein GPS-Bauelement (global positioning system; globales Positionierungssystem), einen Kompass, ein Akzelerometer, ein Gyroskop, einen Lautsprecher, eine Kamera, und eine Massenspeichervorrichtung (wie beispielsweise Festplattenlaufwerk, CD (compact disk), DVD (digital versatile disk) usw.).
Der Kommunikationschip 406 ermöglicht eine drahtlose Kommunikation für die Übertragung von Daten zu und von der Rechenvorrichtung 400. Der Ausdruck „drahtlos“ und seine Ableitungen können verwendet werden, um Schaltungen, Bauelemente, Systeme, Verfahren, Techniken, Kommunikationskanäle etc. zu beschreiben, die Daten durch die Verwendung modulierter, elektromagnetischer Strahlung durch ein nicht festes Medium kommunizieren können. Der Ausdruck impliziert nicht, dass die zugeordneten Bauelemente nicht irgendwelche Drähte enthalten, obwohl sie dies bei einigen Ausführungsbeispielen möglicherweise nicht tun. Der Kommunikationschip 406 kann irgendeine Anzahl von drahtlosen Standards oder Protokollen implementieren, einschließlich aber nicht beschränkt auf Wi-Fi (IEEE 802.11 Familie), WiMAX (IEEE 802.16 Familie), IEEE 802.20, Long Term Evolution (LTE), Ev-DO, HSPA+, HSDPA+, HSUPA+, EDGE, GSM, GPRS, CDMA, TDMA, DECT, Bluetooth, und Ableitungen derselben, sowie jegliche anderen drahtlosen Protokolle, die bezeichnet werden als 3G, 4G, 5G, und darüber hinaus. Die Rechenvorrichtung 400 kann eine Mehrzahl von Kommunikationschips 406 umfassen. Zum Beispiel kann ein erster Kommunikationschip 406 zweckgebunden sein für drahtlose Kommunikation mit kürzerem Bereich, wie beispielsweise Wi-Fi und Bluetooth, und ein zweiter Kommunikationschip 406 kann zweckgebunden sein für drahtlose Kommunikation mit längerem Bereich, wie beispielsweise GPS, EDGE, GPRS, CDMA, WiMAX, LTE, Ev-DO, und andere.
Der Prozessor 404 der Rechenvorrichtung 400 umfasst einen integrierten Schaltungs-Die, der innerhalb des Prozessors 404 gehäust ist. Bei einigen Implementierungen der Erfindung kann der integrierte Schaltungs-Die des Prozessors auf einem organischen Substrat gehäust sein und Signale bereitstellen, die in ein mm-Wellen-Signal umgewandelt werden und sich entlang einer aktiven mm-Wellen-Verbindung ausbreiten, gemäß Implementierungen der Erfindung. Der Ausdruck „Prozessor“ kann sich auf irgendeine Vorrichtung oder irgendeinen Abschnitt einer Vorrichtung beziehen, die/der elektronische Daten aus Registern und/oder Speicher verarbeitet, um diese elektronischen Daten in andere elektronische Daten zu transformieren, die in Registern und/oder Speicher gespeichert werden können.
Der Kommunikationschip 406 umfasst ferner einen integrierten Schaltungs-Die, der innerhalb des Kommunikationschips 406 gehäust ist. Gemäß einer anderen Implementierung der Erfindung kann der integrierte Schaltungs-Die des Kommunikationschips auf einem organischen Substrat gehäust sein und Signale bereitstellen, die in ein mm-Wellen-Signal umgewandelt werden und sich entlang einer aktiven mm-Wellen-Verbindung ausbreiten, gemäß Implementierungen der Erfindung.
Die vorangegangene Beschreibung von veranschaulichenden Implementierungen der Erfindung, umfassend was in der Zusammenfassung beschrieben steht, ist nicht als erschöpfend auszulegen oder um die Erfindung auf die präzisen offenbarten Formen zu begrenzen. Während spezifische Implementierungen und Beispiele der Erfindung hierin zur Veranschaulichung beschrieben werden, sind verschiedene äquivalente Modifikationen innerhalb des Schutzbereichs der Erfindung möglich, wie es Fachleute auf dem Gebiet erkennen werden.
Diese Modifikationen können an der Erfindung im Hinblick auf die obige, detaillierte Beschreibung vorgenommen werden. Die Ausdrücke, die in den folgenden Ansprüchen verwendet werden, sollten nicht derart betrachtet werden, dass sie die Erfindung auf die spezifischen Implementierungen einschränken, die in der Beschreibung und den Ansprüchen offenbart sind. Stattdessen soll der Schutzbereich der Erfindung vollständig durch die nachfolgenden Ansprüche bestimmt sein, die gemäß etablierter Vorgaben der Anspruchsinterpretation ausgelegt werden sollen.
Beispiel 1: eine aktive mm-Wellen-Verbindung, umfassend: einen dielektrischen Wellenleiter; einen ersten Verbinder, der mit einem ersten Ende des dielektrischen Wellenleiters gekoppelt ist, wobei der erste Verbinder eine erste mm-Wellen-Funktionseinheit umfasst; und einen zweiten Verbinder, der mit einem zweiten Ende des dielektrischen Wellenleiters gekoppelt ist, wobei der zweite Verbinder eine zweite mm-Wellen-Funktionseinheit umfasst.
Beispiel 2: die aktive mm-Wellen-Verbindung von Beispiel 1, die erste und zweite mm-Wellen-Funktionseinheit jeweils umfassend: einen Leistungsverwaltungs-Die; einen Modulator-Die und/oder einen Demodulator-Die; und einen mm-Wellen-Sender-Die und/oder einen mm-Wellen-Empfänger-Die.
Beispiel 3: die aktive mm-Wellen-Verbindung von Beispiel 1 oder Beispiel 2, wobei die erste mm-Wellen-Funktionseinheit auf einem ersten mm-Wellen-Packaging-Substrat gehäust ist und die zweiten mm-Wellen-Funktionseinheiten auf einem zweiten mm-Wellen-Packaging-Substrat gehäust sind.
Beispiel 4: die aktive mm-Wellen-Verbindung von Beispiel 2 oder Beispiel 3, wobei zwei oder mehr der Komponenten der mm-Wellen-Funktionseinheit auf einem einzigen Die hergestellt sind.
Beispiel 5: die aktive mm-Wellen-Verbindung von Beispiel 1, Beispiel 2, Beispiel 3 oder Beispiel 4, wobei der dielektrische Wellenleiter mit dem ersten Verbinder durch einen ersten Wellenleiterverbinder gekoppelt ist, der an dem ersten dielektrischen Wellenleitergehäuse angebracht ist, und der dielektrische Wellenleiter mit dem zweiten Verbinder durch einen zweiten Wellenleiterverbinder gekoppelt ist, der an dem zweiten mm- Wellenleitergehäuse angebracht ist.
Beispiel 6: die aktive mm-Wellen-Verbindung von Beispiel 1, Beispiel 2, Beispiel 3, Beispiel 4 oder Beispiel 5, wobei der erste Verbinder und der zweite Verbinder vordefinierte Schnittstellenverbinder sind.
Beispiel 7: die aktive mm-Wellen-Verbindung von Beispiel 6, wobei die vordefinierten Schnittstellenverbinder Small Form-Factor Pluggables (SFP), Quad Small Form-Factor Pluggables (QSFP), oder Octal Small Form-Factor Pluggables (OSFP) sind.
Beispiel 8: die aktive mm-Wellen-Verbindung von Beispiel 1, Beispiel 2, Beispiel 3, Beispiel 4, Beispiel 5, Beispiel 6 oder Beispiel 7, wobei der dielektrische Wellenleiter zwischen 1 Meter und 10 Meter lang ist.
Beispiel 9: die aktive mm-Wellen-Verbindung von Beispiel 1, Beispiel 2, Beispiel 3, Beispiel 4, Beispiel 5, Beispiel 6, Beispiel 7, oder Beispiel 8, wobei der dielektrische Wellenleiter mit einer metallischen Schicht bedeckt ist.
Beispiel 10: die aktive mm-Wellen-Verbindung von Beispiel 1, Beispiel 2, Beispiel 3, Beispiel 4, Beispiel 5, Beispiel 6, Beispiel 7, Beispiel 8 oder Beispiel 9, wobei der dielektrische Wellenleiter aus einem oder mehreren gebildet ist von Flüssigkristallpolymer (LCP), Niedertemperatur-Einbrand-Keramik (LTCC), Glas, Polytetrafluorethylen (PTFE), expandiertem PTFE, niederdichtem PTFE, Ethylen-Tetrafluorethylen (ETFE), fluoriertem Ethylen-Propylen (FEP), Polyetheretherketon (PEEK) oder Perfluoralkoxyalkanen (PFA).
Beispiel 11: ein Rechensystem, umfassend: eine gedruckte Schaltungsplatine (PCB); einen zentrale Verarbeitungseinheit- (CPU) Die, der auf einem CPU-Packaging-Substrat gehäust ist, wobei das CPU-Packaging-Substrat elektrisch mit der PCB gekoppelt ist; und eine mm-Wellen-Funktionseinheit, die auf einem mm-Wellen-Funktionseinheit-Packaging-Substrat gehäust ist, wobei das mm-Wellen-Funktionseinheit-Packaging-Substrat mit dem CPU-Packaging-Substrat mit einer vordefinierten Schnittstelle gekoppelt ist.
Beispiel 12: das Rechensystem von Beispiel 11, ferner umfassend: einen mm-Wellen-Einkoppler, der mit der mm-Wellen-Funktionseinheit gekoppelt ist; einen Wellenleiterverbinder, der mit dem mm-Wellen-Einkoppler gekoppelt ist; und einen dielektrischen Wellenleiter, wobei ein erstes Ende des dielektrischen Wellenleiters mit dem Wellenleiterverbinder gekoppelt ist.
Beispiel 13: das Rechensystem von Beispiel 11 oder Beispiel 12, wobei ein zweites Ende des dielektrischen Wellenleiters mit einem Wellenleiterverbinder an einem Rand der PCB gekoppelt ist.
Beispiel 14: das Rechensystem von Beispiel 13, wobei der Wellenleiterverbinder mit einem zweiten dielektrischen Wellenleiter gekoppelt ist, der sich an einem Rand der PCB vorbei erstreckt.
Beispiel 15: das Rechensystem von Beispiel 14, wobei der Wellenleiterverbinder einen Buchsenverbinderabschnitt umfasst, und wobei der zweite dielektrische Wellenleiter mit einem Steckerverbinderabschnitt gekoppelt ist, der mit dem Buchsenverbinderabschnitt gekoppelt ist.
Beispiel 16: das Rechensystem von Beispiel 11, Beispiel 12, Beispiel 13, Beispiel 14 oder Beispiel 15, ferner umfassend: einen vordefinierten digitalen Verbindungsschnittstellen-Die, der elektrisch zwischen den CPU-Die und die mm-Wellen-Funktionseinheit gekoppelt ist.
Beispiel 17: das Rechensystem von Beispiel 16, wobei der vordefinierte digitale Verbindungsschnittstellen-Die auf dem CPU-Packaging-Substrat gehäust ist.
Beispiel 18: das Rechensystem von Beispiel 17, wobei der vordefinierte digitale Verbindungsschnittstellen-Die auf dem mm-Wellen-Packaging-Substrat gehäust ist.
Beispiel 19: das Rechensystem von Beispiel 16, Beispiel 17 oder Beispiel 18, wobei die vordefinierte Schnittstelle eine Mehrzahl von Pins umfasst, die elektrische Anschlussflächen auf mehr als einer Oberfläche des CPU-Gehäusesubstrats und des mm-Wellen-Packaging-Substrats kontaktieren.
Beispiel 20: das Rechensystem von Beispiel 11, Beispiel 12, Beispiel 13, Beispiel 14, Beispiel 15, Beispiel 16, Beispiel 17, Beispiel 18, oder Beispiel 19, wobei der dielektrische Wellenleiter mit einer metallischen Schicht bedeckt ist.
Beispiel 21: das Rechensystem von Beispiel 11, Beispiel 12, Beispiel 13, Beispiel 14, Beispiel 15, Beispiel 16, Beispiel 17, Beispiel 18, Beispiel 19 oder Beispiel 20, wobei der dielektrische Wellenleiter aus einem oder mehreren gebildet ist von Polytetrafluorethylen (PTFE), expandiertem PTFE, niederdichtem PTFE, Ethylen-Tetrafluorethylen (ETFE), fluoriertem Ethylen-Propylen (FEP), Polyetheretherketon (PEEK) oder Perfluoralkoxyalkanen (PFA).
Beispiel 22: das Rechensystem von Beispiel 11, Beispiel 12, Beispiel 13, Beispiel 14, Beispiel 15, Beispiel 16, Beispiel 17, Beispiel 18, Beispiel 19, Beispiel 20 oder Beispiel 21, die mm-Wellen-Funktionseinheit umfassend: einen Leistungsverwaltungs-Die; einen Modulator-Die und/oder einen Demodulator-Die; und einen mm-Wellen-Sender-Die und/oder einen mm-Wellen-Empfänger-Die.
Beispiel 23: das Rechensystem von Beispiel 11, Beispiel 12, Beispiel 13, Beispiel 14, Beispiel 15, Beispiel 16, Beispiel 17, Beispiel 18, Beispiel 19, Beispiel 20, Beispiel 21 oder Beispiel 22, wobei das Rechensystem ein Server- oder ein High-Performance-Rechen- (HPC) System ist.
Beispiel 24: ein Rechensystem, umfassend: eine gedruckte Schaltungsplatine (PCB); einen zentrale Verarbeitungseinheit- (CPU-) Die, der auf einem CPU-Packaging-Substrat gehäust ist, wobei das CPU-Packaging-Substrat elektrisch mit der PCB gekoppelt ist; und eine vordefinierte Schnittstelle, die ein erstes Ende eines elektrischen Kabels mit dem CPU-Packaging-Substrat koppelt; eine externe vordefinierte Schnittstelle, die mit einem zweiten Ende des elektrischen Kabels in der Nähe eines Randes der System-PCB gekoppelt ist; und eine aktive mm-Wellen-Verbindung, die mit der externen vordefinierten Schnittstelle gekoppelt ist, die aktive mm-Wellen-Verbindung umfassend: einen dielektrischen Wellenleiter, wobei der dielektrische Wellenleiter mit einer Metallschicht bedeckt ist, einen ersten Verbinder, der mit einem ersten Ende des dielektrischen Wellenleiters gekoppelt ist, wobei der erste Verbinder eine erste mm-Wellen-Funktionseinheit umfasst; und einen zweiten Verbinder, der mit einem zweiten Ende des dielektrischen Wellenleiters gekoppelt ist, wobei der zweite Verbinder eine zweite mm-Wellen-Funktionseinheit umfasst, und wobei der erste Verbinder und der zweite Verbinder Small Form-Factor Pluggables (SFP), Quad Small Form-Factor Pluggables (QSFP), oder Octal Small Form-Factor Pluggables (OSFP) sind.
Beispiel 25: das Rechensystem von Beispiel 24, wobei der dielektrische Wellenleiter eine Länge zwischen etwa 1 Meter und 10 Meter aufweist.

Claims

Eine aktive mm-Wellen-Verbindung umfassend: einen dielektrischen Wellenleiter; einen ersten Verbinder, der mit einem ersten Ende des dielektrischen Wellenleiters gekoppelt ist, wobei der erste Verbinder eine erste mm-Wellen-Funktionseinheit umfasst; und einen zweiten Verbinder, der mit einem zweiten Ende des dielektrischen Wellenleiters gekoppelt ist, wobei der zweite Verbinder eine zweite mm-Wellen-Funktionseinheit umfasst.
Die aktive mm- Wellen-Verbindung gemäß Anspruch 1, die erste und zweite mm-Wellen-Funktionseinheit jeweils umfassend: einen Leistungsverwaltungs-Die; einen Modulator-Die und/oder einen Demodulator-Die; und einen mm-Wellen-Sender-Die und/oder einen mm-Wellen-Empfänger-Die.
Die aktive mm-Wellen-Verbindung gemäß Anspruch 2, wobei die erste mm-Wellen-Funktionseinheit auf einem ersten mm-Wellen-Packaging-Substrat gehäust ist und die zweiten mm-Wellen-Funktionseinheiten auf einem zweiten mm-Wellen-Packaging-Substrat gehäust sind.
Die aktive mm-Wellen-Verbindung gemäß Anspruch 3, wobei zwei oder mehr der Komponenten der mm-Wellen-Funktionseinheit auf einem einzigen Die hergestellt sind.
Die aktive mm-Wellen-Verbindung gemäß Anspruch 2, wobei der dielektrische Wellenleiter mit dem ersten Verbinder durch einen ersten Wellenleiterverbinder gekoppelt ist, der an dem ersten dielektrischen Wellenleitergehäuse angebracht ist, und der dielektrische Wellenleiter mit dem zweiten Verbinder durch einen zweiten Wellenleiterverbinder gekoppelt ist, der an dem zweiten mm-Wellenleitergehäuse angebracht ist.
Die aktive mm-Wellen-Verbindung gemäß Anspruch 1, wobei der erste Verbinder und der zweite Verbinder vordefinierte Schnittstellenverbinder sind.
Die aktive mm-Wellen-Verbindung gemäß Anspruch 6, wobei die vordefinierten Schnittstellenverbinder Small Form-Factor Pluggables (SFP), Quad Small Form-Factor Pluggables (QSFP), oder Octal Small Form-Factor Pluggables (OSFP) sind.
Die aktive mm-Wellen-Verbindung gemäß Anspruch 1, wobei der dielektrische Wellenleiter eine Länge zwischen 1 Meter und 10 Meter aufweist.
Die aktive mm-Wellen-Verbindung gemäß Anspruch 1, wobei der dielektrische Wellenleiter mit einer metallischen Schicht bedeckt ist.
Die aktive mm-Wellen-Verbindung gemäß Anspruch 1, wobei der dielektrische Wellenleiter aus einem oder mehreren gebildet ist von Flüssigkristallpolymer (LCP), Niedertemperatur-Einbrand-Keramik (LTCC), Glas, Polytetrafluorethylen (PTFE), expandiertem PTFE, niederdichtem PTFE, Ethylen-Tetrafluorethylen (ETFE), fluoriertem Ethylen-Propylen (FEP), Polyetheretherketon (PEEK) oder Perfluoralkoxyalkanen (PFA).
Ein Rechensystem, umfassend: eine gedruckte Schaltungsplatine (PCB); einen zentrale Verarbeitungseinheit- (CPU) Die, der auf einem CPU-Packaging-Substrat gehäust ist, wobei das CPU-Packaging-Substrat elektrisch mit der PCB gekoppelt ist; und eine mm-Wellen-Funktionseinheit, die auf einem mm-Wellen-Funktionseinheit-Packaging-Substrat gehäust ist, wobei das mm-Wellen-Funktionseinheit-Packaging-Substrat mit dem CPU-Packaging-Substrat mit einer vorbestimmten Schnittstelle gekoppelt ist.
Das Rechensystem gemäß Anspruch 11, ferner umfassend: einen mm-Wellen-Einkoppler, der mit der mm-Wellen-Funktionseinheit gekoppelt ist; einen Wellenleiterverbinder, der mit dem mm-Wellen-Einkoppler gekoppelt ist; und einen dielektrischen Wellenleiter, wobei ein erstes Ende des dielektrischen Wellenleiters mit dem Wellenleiterverbinder gekoppelt ist.
Das Rechensystem gemäß Anspruch 12, wobei ein zweites Ende des dielektrischen Wellenleiters mit einem Wellenleiterverbinder an einem Rand der PCB gekoppelt ist.
Das Rechensystem gemäß Anspruch 13, wobei der Wellenleiterverbinder mit einem zweiten dielektrischen Wellenleiter gekoppelt ist, der sich an einem Rand der PCB vorbei erstreckt.
Das Rechensystem gemäß Anspruch 14, wobei der Wellenleiterverbinder einen Buchsenverbinderabschnitt umfasst, und wobei der zweite dielektrische Wellenleiter mit einem Steckerverbinderabschnitt gekoppelt ist, der mit dem Buchsenverbinderabschnitt gekoppelt ist.
Das Rechensystem gemäß Anspruch 12, ferner umfassend: einen vordefinierten digitalen Verbindungsschnittstellen-Die, der elektrisch zwischen den CPU-Die und die mm-Wellen-Funktionseinheit gekoppelt ist.
Das Rechensystem gemäß Anspruch 16, wobei der vordefinierte digitale Verbindungsschnittstellen-Die auf dem CPU-Packaging-Substrat gehäust ist.
Das Rechensystem gemäß Anspruch 17, wobei der vordefinierte digitale Verbindungsschnittstellen-Die auf dem mm-Wellen-Packaging-Substrat gehäust ist.
Das Rechensystem gemäß Anspruch 18, wobei die vordefinierte Schnittstelle eine Mehrzahl von Pins umfasst, die elektrische Anschlussflächen auf mehr als einer Oberfläche des CPU-Gehäusesubstrats und des mm-Wellen-Packaging-Substrats kontaktieren.
Das Rechensystem gemäß Anspruch 12, wobei der dielektrische Wellenleiter mit einer metallischen Schicht bedeckt ist.
Das Rechensystem gemäß Anspruch 12, wobei der dielektrische Wellenleiter aus einem oder mehreren gebildet ist von Polytetrafluorethylen (PTFE), expandiertem PTFE, niederdichtem PTFE, Ethylen-Tetrafluorethylen (ETFE), fluoriertem Ethylen-Propylen (FEP), Polyetheretherketon (PEEK) oder Perfluoralkoxyalkanen (PFA).
Das Rechensystem gemäß Anspruch 12, die mm-Wellen-Funktionseinheit umfassend: einen Leistungsverwaltungs-Die; einen Modulator-Die und/oder einen Demodulator-Die; und einen mm-Wellen-Sender-Die und/oder einen mm-Wellen-Empfänger-Die.
Das Rechensystem gemäß Anspruch 11, wobei das Rechensystem ein Server- oder ein High-Performance-Rechen- (HPC) System ist.
Ein Rechensystem, umfassend: eine gedruckte Schaltungsplatine (PCB); einen zentralen Verarbeitungseinheit- (CPU-) Die, der auf einem CPU-Packaging-Substrat gehäust ist, wobei das CPU-Packaging-Substrat elektrisch mit der PCB gekoppelt ist; und eine vordefinierte Schnittstelle, die ein erstes Ende eines elektrischen Kabels mit dem CPU-Packaging-Substrat koppelt; eine externe vordefinierte Schnittstelle, die mit einem zweiten Ende des elektrischen Kabels in der Nähe eines Randes der System-PCB gekoppelt ist; und eine aktive mm-Wellen-Verbindung, die mit der externen vordefinierten Schnittstelle gekoppelt ist, die aktive mm-Wellen-Verbindung umfassend: einen dielektrischen Wellenleiter, wobei der dielektrische Wellenleiter mit einer metallischen Schicht bedeckt ist, einen ersten Verbinder, der mit einem ersten Ende des dielektrischen Wellenleiters gekoppelt ist, wobei der erste Verbinder eine erste mm-Wellen-Funktionseinheit umfasst; und einen zweiten Verbinder, der mit einem zweiten Ende des dielektrischen Wellenleiters gekoppelt ist, wobei der zweite Verbinder eine zweite mm-Wellen-Funktionseinheit umfasst, und wobei der erste Verbinder und der zweite Verbinder Small Form-Factor Pluggables (SFP), Quad Small Form-Factor Pluggables (QSFP), oder Octal Small Form-Factor Pluggables (OSFP) sind.
Das Rechensystem gemäß Anspruch 24, wobei der dielektrische Wellenleiter eine Länge zwischen etwa 1 Meter und 10 Meter aufweist.