JP3553403B2

JP3553403B2 - High-speed signal processor

Info

Publication number: JP3553403B2
Application number: JP04860799A
Authority: JP
Inventors: 直明山中; 龍介川野
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1998-12-03
Filing date: 1999-02-25
Publication date: 2004-08-11
Anticipated expiration: 2019-02-25
Also published as: JP2000227825A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高速、大容量のＭＣＭ（ＭｕｌｔｉＣｈｉｐＭｏｄｕｌｅ）に関する。特に、その入出力信号インタフェースに光信号を使用するＭＣＭに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＭＣＭの表面および裏面の構成を図１０に示す。ＭＣＭ相互間の接続の構成を図１１に示す。ＭＣＭ技術は、半導体集積回路を高密度に実装するのに適した手法であり、図１０（ａ）に示すようにセラミック、半導体、樹脂などの各種電気絶縁性基板上に半導体チップを搭載する。半導体チップ間は配線接続され、このようにして構成されたＭＣＭ自身の電源供給や信号入出力は、図１０（ｂ）に示すように、基板の裏面に設けたピンなどを通じて行われる。また、図１１に示すように、ＭＣＭ相互間あるいはＭＣＭと他の機器間は電気的に接続される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、スーパーコンピュータや交換機のスイッチングエレメントのように、その内部に含まれる半導体集積チップ（以下ＬＳＩと呼ぶ）の信号入出力速度が高く、しかも、信号配線の本数が極めて多い場合には、図１０（ｂ）に示すように、裏面からピンで取り出すことは、高速信号の同時多並列伝送の観点およびＭＣＭの冷却の観点からある程度の速度とピン数のところで限界にくるという問題がある。
【０００４】
さらに、図１１に示すように、これらのＭＣＭ同士を接続したい場合には、一旦ＭＣＭをプリント基板に実装し、このプリント基板を介してコネクタによって外部と接続する方法がとられている。したがって、ＭＣＭ−Ｃ（ＭＣＭ−Ｃｏ−ｆｉｒｅｄ）と呼ばれる技術を用いればＭＣＭ内では非常に高速の信号伝送ができても、そこから信号を外に出すためには、高速動作が困難なプリント基板を介さなくてはならない。また、プリント基板まで仮に信号が伝送されたとしても、そこから同軸コネクタと同軸ケーブルを用いて高速、超多並列の信号を伝送するためには、ケーブルの体積、重量とも現実的な量で実現することは困難であり、信号入出力という点でボトルネックとなっている。
【０００５】
本発明は、このような背景に行われたものであって、高速かつ超多並列信号の入出力を有するＭＣＭからＭＣＭ内部のＬＳＩが有する信号速度を低減することなく、外部の装置と比較的長距離でも直接、光で接続できる光インタフェースマルチチップモジュールとしてのＭＣＭを提供することを目的とする。これにより、本発明は、光インタフェースマルチチップモジュールを用いた高速信号処理装置を提供することを目的とする。また、本発明は、回路の拡張に対応して電源供給路およびまたは比較的低速な制御信号の入出力路を容易に確保することができる高速信号処理装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ＭＣＭの信号入出力を光信号で行うことを最も主要な特徴とする。このとき、光のフロントエンドとして光インタコネクションモジュールまたは多並列光インタコネクションモジュールを使用することを特徴とする。
【０００７】
すなわち、本発明の第一の観点は、複数のＬＳＩを相互に接続して構成されるＭＣＭを１以上備え、このＭＣＭ相互間あるいはこのＭＣＭと他の機器間を接続する手段を備えた高速信号処理装置である。本発明の特徴とするところは、前記接続する手段は、光信号による接続手段を含み、この光信号による接続手段は前記ＭＣＭと一体に形成されたところにある。
【０００８】
このように、ＭＣＭの信号入出力インタフェースに光を使用するため、ＭＣＭ同士またはＭＣＭと他の装置との接続が距離やケーブルの物理量を気にせず、比較的長距離間を接続することが可能になる。したがって、高速かつ超多並列信号の入出力を有するＭＣＭからＭＣＭ内部のＬＳＩが有する信号速度を低減することなく、外部の装置と比較的長距離でも直接に光で接続できる。また、光信号による接続手段をＭＣＭと一体に形成することにより、小型化・低価格化を図ることができる。
【０００９】
一体に形成された前記ＭＣＭおよび前記光信号による接続手段はプリント基板上に実装され、このプリント基板と前記ＭＣＭおよびまたは前記光信号による接続手段とを接続し電源の供給およびまたは制御信号の入出力を行うコネクタ手段を備えることが望ましい。これにより、回路の拡張に対応して電源供給路およびまたは比較的低速な制御信号の入出力路を容易に確保することができる。
【００１０】
前記光信号による接続手段は、光信号の送受信手段を含むことが望ましい。また、前記光信号の送受信手段は、波長多重された光信号を電気信号に変換する手段と、この変換する手段により変換され波長多重された電気信号を波長毎に分離する手段とを備えた光受信モジュールと、異なる波長の電気信号を多重化する手段と、この多重化する手段により多重化された電気信号を光信号に変換する手段とを備えた光送信モジュールとを含むことが望ましい。前記光信号の送受信手段は、ハンダバンプにより前記ＭＣＭと接続されることがよい。
【００１１】
あるいは、前記光信号の送受信手段は、狭ピッチかつアレイ状に光送受信手段が配置された多並列光インタコネクションモジュールを含む構成とすることもできる。このとき、前記多並列光インタコネクションモジュールは、ワイヤボンディングにより前記ＭＣＭと接続されるようにしてもよいし、あるいは、前記多並列光インタコネクションモジュールは、ハンダバンプにより前記ＭＣＭと接続される構成としてもよい。
【００１２】
このように、小型化・低価格化が進む多並列光インタコネクションモジュールを利用することで、ＭＣＭ全体を小さく、しかもインタフェース部に必要なコストを低く抑えることができる。また、ＭＣＭと光送受信モジュール間の接続をワイヤボンディングという非常に歴史があり、成熟した技術で行うことにより、現在でも確実に実施することができる。また、ワイヤボンディングは容易に取り外しが可能であり、リペアという点においても優れる。あるいは、ＭＣＭと光送受信モジュール間の接続をハンダバンプで行えば、そのインダクタンスがワイヤの場合の数十分の一程度となるため、ＭＣＭの入出力信号の高速化に対しても信号劣化を免れる。また、ハンダバンプ接続でＭＣＭと接することにより、接触面積がバンプ接点のみの小面積であるため、一般的に発熱の大きなＭＣＭ側より光モジュールへの熱の流入を抑制できる。
【００１３】
このとき、前記ワイヤボンディングのボンディングパットには、電源用ボンディングパットと、信号用ボンディングパットとが設けられ、前記電源用および前記信号用ボンディングパットは、前記ワイヤボンディングに用いるワイヤ方向を長手方向とする長方形に形成され、前記電源用ボンディングパットは前記信号用ボンディングパットよりも面積が広く形成されることが望ましい。
【００１４】
これにより、電源用ボンディングパットには、複数のワイヤを配線することができるため、信号用ボンディングパットと比較して大きな電流を流すことができる。また、前記電源用ボンディングパットには、前記ワイヤボンディングに用いるワイヤに代えて電源のインピーダンスを低減させる目的で導電性金属テープを用いることもできる。このように、回路の拡張に対応して電源供給路を容易に確保することができる。
【００１５】
さらに、前記多並列光インタコネクションモジュールは、光信号の波長分離手段および波長多重手段を含む構成としてもよい。
【００１６】
このように、光送受信モジュールの中で波長多重・分離の技術を用いれば、ＭＣＭに継る信号入出力のための光伝送路（例えば光ファイバ）の本数を減らせ、これはさらにファイバが多数あればあるほどバラツキが大きくなる信号チャネル間のスキューを低減することが可能になる。
【００１７】
また、本発明の第二の観点は、本発明の高速信号処理装置に用いる前記光信号による接続手段が一体に形成されたＭＣＭそれ自体である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態を図１ないし図３を参照して説明する。図１は本発明実施例の高速信号処理装置におけるＭＣＭ配線状態を示す図である。図２は本発明第一実施例のＭＣＭおよび光インタコネクションモジュールを示す図である。図３は本発明第二実施例のＭＣＭおよび光インタコネクションモジュールを示す図である。
【００１９】
本発明は、図１に示すように、複数のＬＳＩを相互に接続して構成されるＭＣＭを１以上備え、このＭＣＭ相互間あるいはこのＭＣＭと他の機器間を接続する手段を備えた高速信号処理装置である。
【００２０】
ここで、本発明の特徴とするところは、前記接続する手段は、図２に示すように、光信号による接続手段としての光インタコネクションモジュールに光送信モジュール１、光受信モジュール２、光ファイバ３を含み、この光インタコネクションモジュールは、前記ＭＣＭと一体に形成されたところにある。また、図３に示すように、狭ピッチかつアレイ状に光送受信手段が配置された多並列光インタコネクションモジュールを用いることもできる。
【００２１】
【実施例】
（第一実施例）
本発明第一実施例を図２を参照して説明する。本発明第一実施例では、図２に示すように、ＭＣＭの縁の部分に光インタコネクションモジュールとしての光送信モジュール１および光受信モジュール２を配置し、両者をハンダバンプ１０により接続して機械的に一体化し、ＭＣＭ全体として信号入出力が光で行えるようにしたものである。光インタコネクションモジュールを縁に配置した場合に、ＭＣＭの裏面は給電や冷却に利用する。
【００２２】
ここでは、光インタコネクションモジュールは、光部品や電気／光変換装置または光／電気変換装置がモジュール化されており、光軸アライメントはこの光インタコネクションモジュール内に閉じている。この例では、光インタコネクションモジュールは、電気による多重／分離回路（ＭＵＸ／ＤＥＭＵＸ）を有し、最終的な光信号は１０Ｇｂｉｔ／ｓを超える超高速としても良い。
【００２３】
本発明第一実施例によれば、ＭＣＭの信号入出力インタフェースに光を使用するため、ＭＣＭ同士またはＭＣＭと他の装置との接続が距離やケーブルの物理量を気にせず、比較的長距離間を接続することが可能になる。
【００２４】
（第二実施例）
本発明第二実施例を図３を参照して説明する。本発明第二実施例は、基本的な構成は本発明第一実施例と同様であるが、異なる点は光インタコネクションモジュールの代わりに狭ピッチかつアレイ状に光送受信手段が配置された多並列光インタコネクションモジュールを用いている点である。この場合は、電気の多重／分離装置は使用せずにＭＣＭ内のＬＳＩのＩ／Ｏ速度をそのまま光で送受信できる。
【００２５】
ここでは、ＭＣＭと光インタコネクションモジュールの機械的一体化に際して、ワイヤボンディング技術を利用して両者接続する方法を示している。この実施に際しては、ＭＣＭ側および光モジュール側の両方にワイヤボンディング用のボンディングパッド９を設けてこれらを接続する。
【００２６】
本発明第二実施例によれば、小型化・低価格化が進む多並列光インタコネクションモジュールを利用することで、ＭＣＭ全体を小さく、しかもインタフェース部に必要なコストを低く抑えることができる。
【００２７】
また、ＭＣＭと光送受信モジュール１１および１２間の接続をワイヤボンディングという非常に歴史があり、成熟した技術で行うことにより、現在でも確実に実施することができる。また、ワイヤボンディングは容易に取り外しが可能であり、リペアという点においても優れる。
【００２８】
（第三実施例）
本発明第三実施例を図４を参照して説明する。図４は本発明第三実施例のＭＣＭおよび光インタコネクションモジュールを示す図である。
【００２９】
本発明第三実施例も、基本的構成は本発明第一実施例と同じである。ここでは、本発明第二実施例と異なり、ＭＣＭと多並列光インタコネクションモジュールの接続にハンダバンプ１０を使用して両者を接続する。
【００３０】
本発明第三実施例によれば、本発明第二実施例と同様に、小型化・低価格化が進む多並列光インタコネクションモジュールを利用することで、ＭＣＭ全体を小さく、しかもインタフェース部に必要なコストを低く抑えることができる。
【００３１】
また、ＭＣＭと多並列光インタコネクションモジュール間の接続をハンダバンプ１０で行えば、そのインダクタンスがワイヤの場合の数十分の一程度となるため、ＭＣＭの入出力信号の高速化に対しても信号劣化を免れる。また、ハンダバンプ１０による接続でＭＣＭと接することにより、接触面積がハンダバンプ１０の接点のみの小面積であるため、一般的に発熱の大きなＭＣＭ側より多並列光インタコネクションモジュールへの熱の流入を抑制できる。
【００３２】
（第四実施例）
本発明第四実施例を図５を参照して説明する。図５は本発明第四実施例のＭＣＭおよび光インタコネクションモジュールを示す図である。
【００３３】
本発明第四実施例も、基本的構成は本発明第一〜第三実施例と同じである。ここでは、多並列光インタコネクションモジュールの光送信モジュール１１側のレーザ７の発信波長に違いを持たせこの異なる波長を光送信モジュール１１内に設けた波長多重装置６によって波長多重し、一本の光ファイバ３で出力する。一方、光受信モジュール１２側では、光受信モジュール１２のフォトディテクタ８に光が入る前に、波長分離装置５を配置し、送信側で波長多重された光信号を波長分離する。
【００３４】
このように、多並列光インタコネクションモジュールの中で波長多重・分離の技術を用いれば、ＭＣＭに継る信号入出力のための光伝送路（例えば光ファイバ３）の本数を減らせ、これはさらに光ファイバが多数あればあるほどバラツキが大きくなる信号チャネル間のスキューを低減することが可能になる。
【００３５】
（第五実施例）
本発明第五実施例を図６を参照して説明する。図６は本発明第五実施例のＭＣＭおよび光インタコネクションモジュールを示す図である。本発明第五実施例は、図６に示すように、プリント基板１４上に実装されたＭＣＭおよび光インタコネクションモジュールのＭＣＭの裏面にスタック型コネクタ１３を配置し、このスタック型コネクタ１３によりプリント基板１４を介してＭＣＭおよび光インタコネクションモジュールに電源を供給したり、あるいは、クロック信号、コントロールシグナル等の比較的低速な制御信号を入出力する。これにより、回路の拡張に対応して電源供給路およびまたは比較的低速な制御信号の入出力路を容易に確保することができる。
【００３６】
（第六実施例）
本発明第六実施例を図７ないし図９を参照して説明する。図７は本発明第六実施例のＭＣＭおよび光インタコネクションモジュールを示す図である。図８は段差のあるワイヤボンディングの敷設状態を示す図である。図９は導電性金属テープを用いたワイヤボンディングの敷設状態を示す図である。光インタコネクション１２とＭＣＭとは本発明第二実施例と同様に、ワイヤボンディングにより接続する。本発明第六実施例では、ワイヤボンディングを行うボンディングパット９−１、９−２は二種類あり、ボンディングパット９−１は信号用のパット、ボンディングパット９−２は電源供給用のパットである。
【００３７】
ＭＣＭ側のボンディングパットはワイヤの敷設方向を長手方向とする長方形であり、例えば、図８に示すように、ＭＣＭと光インタコネクションモジュールとの段差がある場合であっても、ワイヤボンディングを容易に行うことができる。
【００３８】
一方、電源供給用パットであるボンディングパット９−２は、光インタコネクションモジュールおよびＭＣＭの両方で、信号用パットであるボンディングパット９−１と比較すると面積が広く、複数のワイヤを接続することができるため、信号用パットと比較して大きな電流を流すことができる。
【００３９】
また、図９に示すように、電源のインピーダンスを低減させる目的で、電源供給用のボンディングパット９−２には、ワイヤに代えて導電性金属テープを用いることもできる。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、高速かつ超多並列信号の入出力を有するＭＣＭからＭＣＭ内部のＬＳＩが有する信号速度を低減することなく、外部の装置と比較的長距離でも直接、光で接続できる光インタフェースマルチチップモジュールを実現することができる。この光インタフェースマルチチップモジュールを用いて高速信号処理装置を実現することができる。また、回路の拡張に対応する電源供給路およびまたは比較的低速な制御信号の入出力路を容易に確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明実施例の高速信号処理装置におけるＭＣＭ配線状態を示す図。
【図２】本発明第一実施例のＭＣＭおよび光インタコネクションモジュールを示す図。
【図３】本発明第二実施例のＭＣＭおよび光インタコネクションモジュールを示す図。
【図４】本発明第三実施例のＭＣＭおよび光インタコネクションモジュールを示す図。
【図５】本発明第四実施例のＭＣＭおよび光インタコネクションモジュールを示す図。
【図６】本発明第五実施例のＭＣＭおよび光インタコネクションモジュールを示す図。
【図７】本発明第六実施例のＭＣＭおよび光インタコネクションモジュールを示す図。
【図８】段差のあるワイヤボンディングの敷設状態を示す図。
【図９】導電性金属テープを用いたワイヤボンディングの敷設状態を示す図。
【図１０】ＭＣＭの表面および裏面の構成を示す図。
【図１１】ＭＣＭ相互間の接続の構成を示す図。
【符号の説明】
１、１１光送信モジュール
２、１２光受信モジュール
３光ファイバ
５波長分離装置
６波長多重装置
７レーザ
８フォトディテクタ
９、９−１、９−２ボンディングパッド
１０ハンダバンプ
１３スタック型コネクタ
１４プリント基板[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a high-speed, large-capacity Multi Chip Module (MCM). In particular, it relates to an MCM that uses optical signals for its input / output signal interface.
[0002]
[Prior art]
FIG. 10 shows the configuration of the front and back surfaces of the MCM. FIG. 11 shows the configuration of the connection between the MCMs. The MCM technique is a technique suitable for mounting a semiconductor integrated circuit at a high density. As shown in FIG. 10A, a semiconductor chip is mounted on various electrically insulating substrates such as ceramic, semiconductor, and resin. The semiconductor chips are connected by wiring, and power supply and signal input / output of the MCM itself configured as described above are performed through pins provided on the back surface of the substrate, as shown in FIG. 10B. Also, as shown in FIG. 11, the MCMs are electrically connected to each other or between the MCMs and other devices.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the signal input / output speed of a semiconductor integrated chip (hereinafter referred to as LSI) contained therein is high and the number of signal wirings is extremely large, such as a switching element of a supercomputer or an exchange, FIG. As shown in FIG. 3B, the use of pins from the back side has a problem that the speed and the number of pins reach a limit from the viewpoint of simultaneous multi-parallel transmission of high-speed signals and the viewpoint of cooling the MCM.
[0004]
Further, as shown in FIG. 11, when it is desired to connect these MCMs, a method is adopted in which the MCMs are once mounted on a printed circuit board and connected to the outside via a connector via the printed circuit board. Therefore, if a technology called MCM-C (MCM-Co-fired) is used, even if a very high-speed signal transmission can be performed in the MCM, it is difficult to output signals from the MCM. Must go through. Even if a signal is transmitted to a printed circuit board, a high-speed, ultra-multi-parallel signal transmission using a coaxial connector and a coaxial cable is realized with a realistic volume and weight of the cable. It is difficult to do so, and it is a bottleneck in terms of signal input and output.
[0005]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in such a background, and it is possible to relatively reduce the signal speed of an LSI inside the MCM from an MCM having a high-speed and super multi-parallel signal input / output, without relatively reducing the signal speed of an external device. It is an object of the present invention to provide an MCM as an optical interface multi-chip module that can be directly connected by light even over long distances. Accordingly, an object of the present invention is to provide a high-speed signal processing device using an optical interface multi-chip module. It is another object of the present invention to provide a high-speed signal processing device capable of easily securing a power supply path and / or an input / output path for a relatively low-speed control signal in response to expansion of a circuit.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The most important feature of the present invention is that signal input / output of the MCM is performed by an optical signal. At this time, an optical interconnection module or a multi-parallel optical interconnection module is used as an optical front end.
[0007]
That is, a first aspect of the present invention is a high-speed signal comprising one or more MCMs configured by interconnecting a plurality of LSIs, and having means for connecting the MCMs or between the MCMs and other devices. Processing device. A feature of the present invention is that the connecting means includes a connecting means using an optical signal, and the connecting means using an optical signal is formed integrally with the MCM.
[0008]
In this way, light is used for the signal input / output interface of the MCM, so the connection between MCMs or between MCMs and other devices can be connected over a relatively long distance without regard to the distance or the physical quantity of the cable. become. Therefore, it is possible to directly connect optically to an external device over a relatively long distance without reducing the signal speed of the LSI inside the MCM from the MCM having high speed and super multi-parallel signal input / output. Further, by forming the connection means using an optical signal integrally with the MCM, size reduction and cost reduction can be achieved.
[0009]
The MCM and the optical signal connection means formed integrally are mounted on a printed circuit board, and the printed circuit board is connected to the MCM and / or the optical signal connection means to supply power and / or input / output control signals. It is desirable to have a connector means for performing the following. Thus, it is possible to easily secure a power supply path and / or an input / output path for a relatively low-speed control signal in accordance with the expansion of the circuit.
[0010]
It is desirable that the connection unit using the optical signal includes a transmission / reception unit for the optical signal. The optical signal transmitting and receiving means includes means for converting a wavelength-multiplexed optical signal into an electrical signal, and means for separating the wavelength-multiplexed electrical signal converted by the converting means for each wavelength. It is desirable to include an optical transmitting module including a receiving module, a unit for multiplexing electric signals of different wavelengths, and a unit for converting the electric signal multiplexed by the multiplexing unit into an optical signal. It is preferable that the optical signal transmitting / receiving means is connected to the MCM by solder bumps.
[0011]
Alternatively, the optical signal transmitting / receiving means may be configured to include a multi-parallel optical interconnection module in which the optical transmitting / receiving means are arranged in a narrow pitch and in an array. At this time, the multi-parallel optical interconnection module may be connected to the MCM by wire bonding, or the multi-parallel optical interconnection module may be connected to the MCM by solder bumps. Good.
[0012]
As described above, by using the multi-parallel optical interconnection module whose size and cost have been reduced, the MCM as a whole can be made smaller and the cost required for the interface unit can be kept low. In addition, the connection between the MCM and the optical transmission / reception module has a very long history of wire bonding, and can be surely implemented even now by using a mature technology. Further, wire bonding can be easily removed, and is excellent in terms of repair. Alternatively, if the connection between the MCM and the optical transmission / reception module is made by solder bumps, the inductance becomes about one-tenth of that of a wire, so that signal deterioration is avoided even when the input / output signals of the MCM are speeded up. In addition, since the contact area with the MCM by solder bump connection is a small area of only the bump contact, heat can generally be suppressed from flowing into the optical module from the MCM side that generates a large amount of heat.
[0013]
At this time, the bonding pad of the wire bonding is provided with a power bonding pad and a signal bonding pad, and the power supply and the signal bonding pad have a wire direction used for the wire bonding as a longitudinal direction. It is preferable that the power supply bonding pad be formed in a rectangular shape and have a larger area than the signal bonding pad.
[0014]
Thus, a plurality of wires can be wired to the power supply bonding pad, so that a larger current can flow than the signal bonding pad. Also, a conductive metal tape may be used for the power supply bonding pad in order to reduce the impedance of the power supply instead of the wire used for the wire bonding. In this manner, a power supply path can be easily secured in response to the expansion of the circuit.
[0015]
Further, the multi-parallel optical interconnection module may be configured to include a wavelength separation unit and a wavelength multiplexing unit for optical signals.
[0016]
As described above, if the wavelength multiplexing / demultiplexing technology is used in the optical transmitting / receiving module, the number of optical transmission lines (for example, optical fibers) for signal input / output succeeding the MCM can be reduced. It becomes possible to reduce the skew between the signal channels, the variation of which increases as the distance increases.
[0017]
Further, a second aspect of the present invention is the MCM itself in which the connection means for the optical signal used in the high-speed signal processing device of the present invention is integrally formed.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a diagram showing an MCM wiring state in a high-speed signal processing device according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing an MCM and an optical interconnection module according to the first embodiment of the present invention. FIG. 3 is a diagram showing an MCM and an optical interconnection module according to a second embodiment of the present invention.
[0019]
As shown in FIG. 1, the present invention comprises at least one MCM constituted by interconnecting a plurality of LSIs, and a high-speed signal comprising means for connecting the MCMs or between the MCM and another device. Processing device.
[0020]
Here, a feature of the present invention is that, as shown in FIG. 2, the connecting means includes an optical transmission module 1, an optical receiving module 2, and an optical fiber 3 as an optical interconnection module serving as an optical signal connecting means. And the optical interconnection module is formed integrally with the MCM. Further, as shown in FIG. 3, a multi-parallel optical interconnection module in which optical transmission / reception means are arranged in a narrow pitch and in an array can be used.
[0021]
【Example】
(First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the first embodiment of the present invention, as shown in FIG. 2, an optical transmission module 1 and an optical reception module 2 as optical interconnection modules are arranged at the edge of the MCM, and both are connected by solder bumps 10 to mechanically The signal input and output can be performed by light as a whole of the MCM. When the optical interconnection module is arranged at the edge, the back surface of the MCM is used for power supply and cooling.
[0022]
Here, in the optical interconnection module, an optical component, an electrical / optical converter, or an optical / electrical converter is modularized, and the optical axis alignment is closed in the optical interconnection module. In this example, the optical interconnection module has an electrical multiplexing / demultiplexing circuit (MUX / DEMUX), and the final optical signal may be an ultra-high speed exceeding 10 Gbit / s.
[0023]
According to the first embodiment of the present invention, since light is used for the signal input / output interface of the MCMs, the connection between the MCMs or between the MCMs and other devices does not care about the distance or the physical quantity of the cable, and the distance between the MCMs is relatively long. Can be connected.
[0024]
(Second embodiment)
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The second embodiment of the present invention has the same basic configuration as that of the first embodiment of the present invention, except for a multi-parallel arrangement in which optical transmission / reception means are arranged in a narrow pitch and array instead of the optical interconnection module. The point is that an optical interconnection module is used. In this case, the I / O speed of the LSI in the MCM can be transmitted and received by light without using an electric multiplexing / demultiplexing device.
[0025]
Here, a method of connecting both the MCM and the optical interconnection module using a wire bonding technology when mechanically integrating the optical interconnection module is shown. In this embodiment, bonding pads 9 for wire bonding are provided on both the MCM side and the optical module side, and these are connected.
[0026]
According to the second embodiment of the present invention, by using a multi-parallel optical interconnection module whose size and cost have been reduced, it is possible to reduce the size of the entire MCM and to reduce the cost required for the interface unit.
[0027]
In addition, the connection between the MCM and the optical transmission / reception modules 11 and 12 has a very long history of wire bonding, and can be reliably performed even now by using a mature technology. Further, wire bonding can be easily removed, and is excellent in terms of repair.
[0028]
(Third embodiment)
A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a diagram showing an MCM and an optical interconnection module according to a third embodiment of the present invention.
[0029]
The basic configuration of the third embodiment of the present invention is the same as that of the first embodiment of the present invention. Here, unlike the second embodiment of the present invention, the solder bump 10 is used to connect the MCM and the multi-parallel optical interconnection module.
[0030]
According to the third embodiment of the present invention, similarly to the second embodiment of the present invention, by using a multi-parallel optical interconnection module, which is becoming smaller and less expensive, the entire MCM is made smaller and the interface unit is required. Cost can be kept low.
[0031]
Further, if the connection between the MCM and the multi-parallel optical interconnection module is made by the solder bumps 10, the inductance becomes about several tenths of that of the case of a wire. Avoid deterioration. In addition, since the contact area with the MCM by the connection with the solder bump 10 is small, only the contact area of the solder bump 10 is small. it can.
[0032]
(Fourth embodiment)
A fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a diagram showing an MCM and an optical interconnection module according to a fourth embodiment of the present invention.
[0033]
The fourth embodiment of the present invention has the same basic configuration as the first to third embodiments of the present invention. Here, the transmission wavelength of the laser 7 on the optical transmission module 11 side of the multi-parallel optical interconnection module is made different, and the different wavelengths are wavelength-multiplexed by the wavelength multiplexing device 6 provided in the optical transmission module 11. The light is output by the optical fiber 3. On the other hand, on the optical receiving module 12 side, before the light enters the photodetector 8 of the optical receiving module 12, the wavelength separation device 5 is arranged, and the optical signal wavelength-multiplexed on the transmission side is wavelength-separated.
[0034]
As described above, if the wavelength multiplexing / demultiplexing technology is used in the multi-parallel optical interconnection module, the number of optical transmission lines (for example, optical fibers 3) for inputting and outputting signals connected to the MCM can be reduced, which is further improved. The greater the number of optical fibers, the smaller the skew between signal channels, which becomes more variable.
[0035]
(Fifth embodiment)
A fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a diagram showing an MCM and an optical interconnection module according to a fifth embodiment of the present invention. In the fifth embodiment of the present invention, as shown in FIG. 6, a stacked connector 13 is arranged on the back of the MCM mounted on the printed board 14 and the MCM of the optical interconnection module. The power is supplied to the MCM and the optical interconnection module via the power supply 14, or a relatively low-speed control signal such as a clock signal or a control signal is input / output. Thus, it is possible to easily secure a power supply path and / or an input / output path for a relatively low-speed control signal in accordance with the expansion of the circuit.
[0036]
(Sixth embodiment)
A sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 7 is a diagram showing an MCM and an optical interconnection module according to a sixth embodiment of the present invention. FIG. 8 is a diagram showing a laid state of the stepped wire bonding. FIG. 9 is a diagram showing a laid state of wire bonding using a conductive metal tape. The optical interconnection 12 and the MCM are connected by wire bonding as in the second embodiment of the present invention. In the sixth embodiment of the present invention, there are two types of bonding pads 9-1 and 9-2 for performing wire bonding, the bonding pad 9-1 is a signal pad, and the bonding pad 9-2 is a power supply pad. .
[0037]
The bonding pad on the MCM side is a rectangle whose longitudinal direction is the wire laying direction. For example, as shown in FIG. 8, even when there is a step between the MCM and the optical interconnection module, wire bonding can be easily performed. It can be carried out.
[0038]
On the other hand, the bonding pad 9-2 serving as a power supply pad has a larger area than the bonding pad 9-1 serving as a signal pad in both the optical interconnection module and the MCM, so that a plurality of wires can be connected. Therefore, a larger current can flow than the signal pad.
[0039]
Further, as shown in FIG. 9, for the purpose of reducing the impedance of the power supply, a conductive metal tape can be used for the power supply bonding pad 9-2 instead of the wire.
[0040]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, without reducing the signal speed of the LSI inside the MCM from the MCM having high-speed and super multi-parallel signal input / output, directly with an external device even at a relatively long distance, An optical interface multichip module that can be connected by light can be realized. Using this optical interface multichip module, a high-speed signal processing device can be realized. In addition, a power supply path corresponding to the expansion of the circuit and / or an input / output path for a relatively low-speed control signal can be easily secured.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an MCM wiring state in a high-speed signal processing device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing an MCM and an optical interconnection module according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing an MCM and an optical interconnection module according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing an MCM and an optical interconnection module according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing an MCM and an optical interconnection module according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing an MCM and an optical interconnection module according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram showing an MCM and an optical interconnection module according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a view showing a laid state of wire bonding having a step.
FIG. 9 is a diagram showing a laid state of wire bonding using a conductive metal tape.
FIG. 10 is a diagram showing a configuration of a front surface and a back surface of the MCM.
FIG. 11 is a diagram showing a configuration of a connection between MCMs.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 11 Optical transmission module 2, 12 Optical reception module 3 Optical fiber 5 Wavelength separation device 6 Wavelength multiplexing device 7 Laser 8 Photodetector 9, 9-1, 9-2 Bonding pad 10 Solder bump 13 Stack type connector 14 Printed circuit board

Claims

In a high-speed signal processing apparatus provided with one or more MCMs (Multi Chip Modules) configured by interconnecting a plurality of LSIs and having means for connecting the MCMs or between the MCMs and other devices,
The connecting means includes connecting means by an optical signal,
The optical signal connection means is formed integrally with the MCM , and includes an optical signal transmission / reception means,
The high-speed signal processing device according to claim 1, wherein said optical signal transmitting / receiving means is connected to said MCM by solder bumps .

The MCM and the optical signal connection means formed integrally are mounted on a printed circuit board, and the printed circuit board is connected to the MCM and / or the optical signal connection means to supply power and / or input / output control signals. 2. The high-speed signal processing device according to claim 1, further comprising connector means for performing the following .

The optical signal transmitting and receiving means comprises: means for converting a wavelength-multiplexed optical signal into an electric signal; and means for separating the wavelength-multiplexed electric signal converted by the converting means for each wavelength. 2. The high-speed signal according to claim 1 , further comprising: an optical transmission module comprising: means for multiplexing electric signals having different wavelengths; and means for converting the electric signal multiplexed by the multiplexing means into an optical signal. Processing equipment.

Receiving means of said optical signals, high-speed signal processing apparatus according to claim 1 comprising multiple parallel optical interconnection module light transmitting and receiving means are arranged in a narrow pitch and array.

The high-speed signal processing device according to claim 4, wherein the multi-parallel optical interconnection module is connected to the MCM by wire bonding .

The bonding pad for the wire bonding is provided with a bonding pad for power supply and a bonding pad for signal, and the bonding pad for power supply and the signal bonding pad are formed in a rectangular shape having a wire laying direction used for the wire bonding as a longitudinal direction. 6. The high-speed signal processing device according to claim 5 , wherein the power supply bonding pad is formed to have a larger area than the signal bonding pad .

7. The high-speed signal processing device according to claim 6 , wherein a conductive metal tape is used for the power supply bonding pad instead of the wire used for the wire bonding .

The high-speed signal processing device according to claim 4, wherein the multi-parallel optical interconnection module is connected to the MCM by solder bumps .

5. The high-speed signal processing device according to claim 4, wherein the multi-parallel optical interconnection module includes a wavelength separation unit and a wavelength multiplexing unit for optical signals .

An MCM for use in the high-speed signal processing device according to claim 1 .