JPH05226632A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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Publication number
JPH05226632A
JPH05226632A JP4027826A JP2782692A JPH05226632A JP H05226632 A JPH05226632 A JP H05226632A JP 4027826 A JP4027826 A JP 4027826A JP 2782692 A JP2782692 A JP 2782692A JP H05226632 A JPH05226632 A JP H05226632A
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JP
Japan
Prior art keywords
laser diode
light
light emitting
optical
integrated circuit
Prior art date
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Pending
Application number
JP4027826A
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Japanese (ja)
Inventor
Mitsuo Usami
光雄 宇佐美
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPH05226632A publication Critical patent/JPH05226632A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To continue a normal operation at a high speed and increase freedom for selecting materials for an optical element by detecting abnormality of a light-emitting element with a light-reception element, providing a function for continuing the normal operation by switching to another light-emitting element on a semiconductor integrated circuit, and then burying the light-emitting element into a semiconductor integrated circuit. CONSTITUTION:Emission of a regular laser diode 4 is driven by a control circuit 2, the emission signal enters an optical waveguide 5 though a grating 6, and is output to an optical fiber 7 from the end face. Also, the other end face of the optical waveguide 5 is directed toward a photodiode 3 and an emission signal of the regular laser diode 4 is constantly received and detected. In the case of detection of an abnormality, the control circuit 2 stops driving of emission of the regular laser diode 4, drives emission of a spare laser diode 4a, and then transmits data continuously. Also, when a light-emitting element or a light-reception element is buried into a semiconductor integrated circuit device, an optical element according to an arbitrary material such as GaAs can be integrated.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は半導体装置に関し、詳し
くは、光素子と半導体集積回路を融合した半導体装置に
関する。より詳しくは、融合した光素子に障害が発生し
た場合に、システムの機能停止を防止する機構を備えた
半導体装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a semiconductor device in which an optical element and a semiconductor integrated circuit are integrated. More specifically, the present invention relates to a semiconductor device having a mechanism for preventing the system from stopping its function when a failure occurs in the integrated optical element.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、複数の光素子を設けて、光素子の
障害により生じる機能停止を回避する技術としては、特
開昭60-15988号公報、特開昭60-84892号公報、特開昭60
-89990号公報等に記載されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a technique for providing a plurality of optical elements and avoiding a functional stop caused by a failure of the optical elements, Japanese Patent Laid-Open Nos. 60-15988 and 60-84892, Sho 60
-89990, etc.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】大規模な集積回路装置
において、該集積回路装置の典型的デバイスとは異種の
デバイスである、光素子(発光、受光素子)を融合さ
せ、光インタコネクトシステムを形成する半導体装置が
知られている。この場合、システムを安定に稼働させる
ために考えるべき点として、光素子の寿命を考慮した方
策が必要となる。通常この光インタコネクトシステム
は、高速にデータを伝達するところに適用されるので、
システムの中での位置付けは極めて高い。このようなと
ころでは、いかなる発光素子の障害が発生しても、シス
テムが継続して稼働すべく方策を考えておく必要があ
る。最近の集積回路の大規模化は目覚ましく、従来の大
規模計算機システムが一つのチップ単位に集積化される
ことが可能と考えられる。この場合、このような集積化
された機能部品は極めて信頼度の高い動作を行うことが
期待される。これは、データの処理が極めて高速かつ大
量であるため、システムが障害を起こした場合、その影
響範囲が極めて大きいためである。このため、その障害
を排除して、処理を継続するための自己障害回復機能が
必要となってくる。
In a large-scale integrated circuit device, optical devices (light emitting and light receiving devices), which are different from the typical device of the integrated circuit device, are fused to form an optical interconnect system. A semiconductor device to be formed is known. In this case, as a point to be considered in order to operate the system stably, it is necessary to take measures to consider the life of the optical element. Since this optical interconnect system is usually applied to the place where data is transmitted at high speed,
The position in the system is extremely high. In such a place, it is necessary to consider measures so that the system can continue to operate regardless of any failure of the light emitting element. Recently, the scale of integrated circuits has been remarkably increased, and it is considered that the conventional large-scale computer system can be integrated into one chip unit. In this case, such an integrated functional component is expected to operate with extremely high reliability. This is because the processing of data is extremely fast and large in volume, and when the system fails, the range of influence is extremely large. Therefore, it is necessary to have a self-failure recovery function for eliminating the failure and continuing the processing.

【0004】この概念自体このような高度の集積化シス
テムにおいて必須となる新しい概念であるが、この概念
を実現するため、特に光インタコネクトシステムにおい
て、自己障害回復機能を得るため、本発明は有力な手段
を提供しようとするものである。
This concept itself is a new concept that is indispensable in such a highly integrated system, but in order to realize this concept, especially in an optical interconnect system, to obtain a self-failure recovery function, the present invention is effective. It is intended to provide such a means.

【0005】上記の従来技術においては、複数の発光素
子と受光素子をモノリシック光集積回路で形成するた
め、素子数の増加による製造歩留の劣化を招きやすいと
いう問題がある。さらに、予備用の光素子にも障害が発
生したときには、機能が停止してしまう問題がある。
In the above-mentioned prior art, since a plurality of light emitting elements and light receiving elements are formed by a monolithic optical integrated circuit, there is a problem that the manufacturing yield is likely to be deteriorated due to an increase in the number of elements. Further, there is a problem that the function is stopped when the spare optical element also fails.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の、本発明の手段は、シリコン半導体技術により形成さ
れた機能素子を集積化した半導体集積回路上に、複数個
の発光素子と、少なくとも1つの該発光素子の発光を監
視する受光素子とを具備し、少なくとも1つの上記発光
素子が正常動作しないことを検出すると、上記半導体集
積回路上の、上記発光素子とは別の、他の発光素子に切
り替えて正常動作を継続する機能を有する半導体装置に
おいて、上記発光素子が、上記半導体集積回路中に、埋
め込まれて形成されてなることを特徴とする半導体装置
とすることである。
[Means for Solving the Problems] In order to solve the above-mentioned problems, a means of the present invention is to provide a plurality of light emitting elements and at least a plurality of light emitting elements on a semiconductor integrated circuit in which functional elements formed by silicon semiconductor technology are integrated. A light-receiving element for monitoring light emission of the one light-emitting element, and when it detects that at least one of the light-emitting elements does not operate normally, another light emission different from the light-emitting element on the semiconductor integrated circuit is detected. A semiconductor device having a function of switching to an element and continuing normal operation, wherein the light emitting element is formed by being embedded in the semiconductor integrated circuit.

【0007】さらには、該半導体装置において、上記発
光素子と上記他の発光素子の両方が共に正常動作しない
ことを検出すると、同一の情報を等価的に伝達する電気
回路に切り替えて、正常動作を継続する機能を有するこ
とを特徴とする半導体装置とすることである。
Further, in the semiconductor device, when it is detected that both the light emitting element and the other light emitting element do not operate normally, the electric circuit is switched to an electric circuit which equivalently transmits the same information, and the normal operation is performed. A semiconductor device having a function of continuing.

【0008】[0008]

【作用】本発明による半導体装置は、シリコン半導体技
術により形成された機能素子を集積した半導体集積回路
デバイスに、デバイスの主面上に接続されているかデバ
イスの中に埋め込まれている発光素子または受光素子
が、配線またはフォーカストイオンビームと光CVD技術
等により、該デバイスと接続されているシステムにおい
て、発光素子を複数個設け、一つの発光素子が正常動作
しないことを、発光素子の動作を監視する受光素子を同
様のシリコン半導体技術により形成された機能素子を集
積化したデバイスに設けて検出すると、当該の発光素子
とは別に、同上のシリコン半導体技術により形成された
機能素子を集積化したデバイスに設けた他の発光素子
に、同上のシリコン半導体技術により形成された機能素
子を集積化したデバイスに設ける当該の制御回路によ
り、切り替えるものである。
The semiconductor device according to the present invention is a light emitting element or a light receiving element which is connected to the main surface of the device or is embedded in the semiconductor integrated circuit device in which the functional elements formed by the silicon semiconductor technology are integrated. An element is provided with a plurality of light emitting elements in a system in which the element is connected to the device by wiring or a focused ion beam and optical CVD technology, etc., and the operation of the light emitting element is monitored for normal operation of one light emitting element. When a light-receiving element is provided in a device in which a functional element formed by the same silicon semiconductor technology is integrated and detected, a device in which the functional element formed by the same silicon semiconductor technology is integrated is detected separately from the light emitting element. A device in which a functional element formed by the silicon semiconductor technology as described above is integrated with another provided light emitting element. By the control circuit provided, in which switching.

【0009】従って、本発明によれば、光素子に障害が
発生しても、高速に正常動作を継続することができる。
またすべての発光素子が異常となったとき、同一の情報
を等価的に伝達する電気経路を保持することによりシス
テムダウンを防ぐことができる。
Therefore, according to the present invention, even if a failure occurs in the optical element, normal operation can be continued at high speed.
Further, when all the light emitting elements become abnormal, the system down can be prevented by holding the electric paths that equivalently transmit the same information.

【0010】また、上記の発光素子もしくは受光素子
が、上記の半導体集積回路デバイス中に埋め込まれてい
る場合、、上記従来技術のモノリシックの場合と異な
り、光素子の材料選択の自由度を増すことができる。従
って、シリコンを用いた集積回路上に、GaAs等の任
意の材料による光素子を、集積できる。
When the light emitting element or the light receiving element is embedded in the semiconductor integrated circuit device, the degree of freedom in selecting the material of the optical element is increased, unlike the case of the above-mentioned conventional monolithic device. You can Therefore, an optical element made of any material such as GaAs can be integrated on an integrated circuit using silicon.

【0011】また、埋込みにより、光素子を融合した半
導体装置の表面が平坦に形成できる。
By embedding, the surface of the semiconductor device in which the optical elements are fused can be formed flat.

【0012】[0012]

【実施例】図1に本発明の構成例を示す。シリコンデバ
イスによる高集積のプロセッサチップ1に正規レーザダ
イオード4、予備レーザダイオード4a、フォトダイオ
ード3が半田バンプまたは埋込により取り付けられてい
る。それぞれは正規レーザダイオード接続信号8a、予
備レーザダイオード接続信号8b、フォトダイオード接
続信号8cによってシリコンデバイスにある制御回路2
に接続されている。正規レーザダイオード4と予備レー
ザダイオード4aはグレイティング6をもつ光導波路5
に向い合わせて取り付けられており、またフォトダイオ
ード4は光導波路の端面位置に取り付けられている。ま
た光導波路の一方の端面は光ファイバ7と接続されるよ
うになっている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 shows a structural example of the present invention. A regular laser diode 4, a spare laser diode 4a, and a photodiode 3 are attached to a highly integrated processor chip 1 made of a silicon device by solder bumps or embedding. The control circuit 2 is provided in the silicon device by the normal laser diode connection signal 8a, the spare laser diode connection signal 8b, and the photodiode connection signal 8c.
It is connected to the. The regular laser diode 4 and the spare laser diode 4a are an optical waveguide 5 having a grating 6.
And the photodiode 4 is attached to the end face position of the optical waveguide. Further, one end face of the optical waveguide is connected to the optical fiber 7.

【0013】図1の構成例における動作について、図2
の本発明の動作例により説明する。まず制御回路2によ
り正規レーザダイオードの発光駆動を行う。この発光信
号は、グレイティング6を通して光導波路6に入りその
端面から光ファイバ7に出力される。また光導波路6の
もう一つの端面はフォトダイオード4に向かっていて、
正規レーザダイオードの発光信号はこのフォトダイオー
ドによって常に受光されている。従って正規レーザダイ
オードの発光が停止したり、発光量が低下したり、発光
動作が不安定となったりすると、このフォトダイオード
によって検出される。このような正規レーダダイオード
の異常検出がフォトダイオードと制御回路2によってな
されると、制御回路2は正規レーザダイオードの発光駆
動停止を行う。次に予備レーザダイオード4aの発光駆
動を行い、データ伝送を継続して行う。正規レーザダイ
オードの発光停止から予備レーザダイオードへの発光へ
切り替える時間は、制御方式や、制御回路の性能に依存
するが、リアルタイムに切り替えたり、少し前の状態か
らデータを再送信したりいろいろな選択が可能である。
ここでは、予備のレーザダイオードを一つの構成を示し
たが、2個以上の予備レーザダイオードの取付けをし
て、更に信頼性を増すことができる。制御回路の応答性
を増すためには、レーザダイオード、フォトダイオード
と制御回路の位置を近付ける配置をとることにより高速
動作を行うことができる。またここでは光導波路とレー
ザダイオードの接続をグレイティングカップルで行う方
式を例として示したが、光導波路のミラー反射面を利用
したり、またレーザダイオードと光ファイバを直接接続
したりする方式などを選択することができる。
The operation in the configuration example of FIG. 1 will be described with reference to FIG.
An operation example of the present invention will be described. First, the control circuit 2 drives the normal laser diode to emit light. This light emission signal enters the optical waveguide 6 through the grating 6 and is output to the optical fiber 7 from the end face thereof. Also, the other end face of the optical waveguide 6 is toward the photodiode 4,
The light emission signal of the regular laser diode is always received by this photodiode. Therefore, when the light emission of the regular laser diode is stopped, the light emission amount is reduced, or the light emission operation becomes unstable, the light emission is detected by this photodiode. When such abnormality detection of the regular radar diode is performed by the photodiode and the control circuit 2, the control circuit 2 stops the emission drive of the regular laser diode. Next, the preliminary laser diode 4a is driven to emit light, and data transmission is continued. The time to switch from the normal laser diode emission stop to the standby laser diode emission depends on the control method and the performance of the control circuit, but it can be switched in real time, data can be retransmitted from a slightly previous state, or various selections can be made. Is possible.
Here, one spare laser diode is shown as one structure, but two or more spare laser diodes can be attached to further increase the reliability. In order to increase the responsiveness of the control circuit, high speed operation can be performed by arranging the laser diode and the photodiode close to the control circuit. Also, here, the method of connecting the optical waveguide and the laser diode by a grating couple is shown as an example, but a method of using the mirror reflection surface of the optical waveguide or directly connecting the laser diode and the optical fiber is also used. You can choose.

【0014】図3に本発明の一実施例を示す。シリコン
デバイスによるプロセッサチップ43には正規レーザダ
イオード42、予備レーザダイオード48、フォトダイ
オード46、グレイティング45が付いた光導波路44
が搭載されている。制御回路40はプロセッサチップ4
の中に形成されている。正規レーザダイオード42、予
備レーザダイオード48、フォトダイオード46と制御
回路40を接続するために接続配線47がそれぞれに形
成されている。接続配線は、通常の半導体製造プロセス
で使用される、フォトリソグラフィによることや、光C
VD技術によることや、半田バンプによることによって
行われる。光ファイバ42は光導く波道路44の端面に
接続される。
FIG. 3 shows an embodiment of the present invention. The processor chip 43 made of a silicon device has a regular laser diode 42, a spare laser diode 48, a photodiode 46, and an optical waveguide 44 with a grating 45.
Is installed. The control circuit 40 is the processor chip 4
Is formed in. A connection wiring 47 is formed to connect the normal laser diode 42, the spare laser diode 48, the photodiode 46 and the control circuit 40. The connection wiring is formed by photolithography or light C used in a normal semiconductor manufacturing process.
This is done by VD technology or by solder bumps. The optical fiber 42 is connected to an end face of a wave path 44 that guides light.

【0015】図4は本発明の制御回路実施例を示す図で
ある。この回路では、フリップフロップ回路32の出力
Qは予備レーザダイオード選択信号38となって第1の
アンドゲート35に入り、また出力NQは正規レーザダ
イオード選択信号39となって第2のアンドゲート35
aに入る。正常状態ではフォトダイオードから正規レー
ザダイオード異常検出信号31はローレベルであり、フ
リップフロップ回路32へ入るクロック信号33により
フリップフロップ回路の出力Qはローレベル、NQはハ
イレベルとなって、送信信号34は第2のアンドゲート
35aを通って正規レーザダイオード駆動信号37へ出
力される。異常状態ではフォトダイオードから正規レー
ザダイオード異常検出信号31がハイレベルとなり、フ
リップフロップ回路32の出力Qがクロック信号33に
よりハイレベル、NQがローレベルとなるので送信信号
34は第1のアンドゲート35を通して予備レーザダイ
オード駆動信号36へ出力される。従って、本制御回路
を用いれば、正規レーザダイオードから予備のレーザダ
イオードへの切り替えをフリップフロップ回路32に入
るクロック信号で制御することができ、高速かつ安定に
切り替えを行うことができる。この制御回路は、シリコ
ンデバイスで実現して、レーザダイオードやフォトダイ
オードは従来のままの単体機能で良いため、それぞれの
素子は、発光、受光の効率を最大限に向上した最新プロ
セスを使用できるので、きわめて高性能な光素子を大き
な経済的負担なく使用することができる。
FIG. 4 is a diagram showing an embodiment of the control circuit of the present invention. In this circuit, the output Q of the flip-flop circuit 32 becomes the preliminary laser diode selection signal 38 and enters the first AND gate 35, and the output NQ becomes the normal laser diode selection signal 39 and the second AND gate 35.
Enter a. In a normal state, the normal laser diode abnormality detection signal 31 from the photodiode is at a low level, and the output Q of the flip-flop circuit is at a low level and NQ is at a high level by the clock signal 33 entering the flip-flop circuit 32, and the transmission signal 34 is transmitted. Is output to the regular laser diode drive signal 37 through the second AND gate 35a. In the abnormal state, the normal laser diode abnormality detection signal 31 from the photodiode becomes high level, the output Q of the flip-flop circuit 32 becomes high level by the clock signal 33, and NQ becomes low level, so that the transmission signal 34 becomes the first AND gate 35. Through the auxiliary laser diode drive signal 36. Therefore, by using this control circuit, the switching from the normal laser diode to the backup laser diode can be controlled by the clock signal input to the flip-flop circuit 32, and the switching can be performed at high speed and stably. This control circuit is realized by a silicon device, and the laser diode and photodiode can be the same single functions as before, so each element can use the latest process that maximizes the efficiency of light emission and light reception. It is possible to use an extremely high performance optical element without a large financial burden.

【0016】図5は本発明の一実施例を示す図である。
正規レーザダイオード51、予備レーザダイオード5
7、フォトダイオード54はシリコンデバイスを形成す
るシリコン基板50に埋め込まれている。その上に光導
波路53が形成されており、これは光ファイバ55とも
接続されている。正規レーザダイオード51、予備レー
ザダイオード57、フォトダイオード54はそれぞれ、
シリコン基板50の上に形成される制御回路56と制御
信号51が配線されている。ここで使用されるレーザダ
イオードは面発光型のものである。
FIG. 5 is a diagram showing an embodiment of the present invention.
Regular laser diode 51, spare laser diode 5
7. The photodiode 54 is embedded in the silicon substrate 50 forming a silicon device. An optical waveguide 53 is formed on it, which is also connected to an optical fiber 55. The normal laser diode 51, the spare laser diode 57, and the photodiode 54 are respectively
A control circuit 56 and a control signal 51 formed on the silicon substrate 50 are wired. The laser diode used here is a surface emitting type.

【0017】図6は図5で示した一実施例における、レ
ーザダイオードなどの光素子デバイスを埋込を行うため
の一実施例の断面を示したものである。シリコン基板6
3の一部を除去し光素子デバイス61を埋込み、シリコ
ン基板63と光素子デバイス61の間にプラスチック樹
脂62を充填する。シリコン基板63はシリコンオンイ
ンシュレータにより構成され、シリコン基板63をケミ
カルエッチまたは他の手段によりシリコンを除去すると
き、シリコンオンインシュレータの酸化膜66がケミカ
ルエッチをストップする層として機能している。シリコ
ン基板63の一部をケミカルエッチで除去し光素子デバ
イス61を組込み、プラスチック樹脂62を充填したあ
とは、フォーカストイオンビームと光CVDにより接続
導体64により接続し、シリコンの上面を除去しその上
に光導波路を形成する。光素子デバイス61は面発光の
レーザダイオードとしてもよく、レーザ光68は融合し
たデバイス表面から出て、光導波路の先端で反射して、
光が伝えられる。この導波路は、シリコン裏面を除去す
る前に形成されるが、シリコンオンインシュレータの酸
化膜66によりシリコンエッチが保護されるため、光導
波路が破壊したり、または光素子デバイスに障害となる
ことは無い。
FIG. 6 shows a cross section of an embodiment for embedding an optical device such as a laser diode in the embodiment shown in FIG. Silicon substrate 6
A part of 3 is removed to embed the optical element device 61, and the plastic resin 62 is filled between the silicon substrate 63 and the optical element device 61. The silicon substrate 63 is made of silicon-on-insulator, and the oxide film 66 of the silicon-on-insulator functions as a layer for stopping the chemical etching when the silicon is removed from the silicon substrate 63 by chemical etching or other means. After part of the silicon substrate 63 is removed by chemical etching to incorporate the optical element device 61 and the plastic resin 62 is filled, it is connected by the focused ion beam and photo CVD by the connection conductor 64, and the upper surface of silicon is removed and An optical waveguide is formed on. The optical element device 61 may be a surface emitting laser diode, and the laser light 68 is emitted from the fused device surface and reflected at the tip of the optical waveguide.
Light is transmitted. This waveguide is formed before removing the silicon back surface, but since the silicon etch protects the silicon etch by the oxide film 66 of the silicon-on-insulator, the optical waveguide is not destroyed or it interferes with the optical element device. There is no.

【0018】図7はレーザダイオードなどの光素子デバ
イスを埋込を行うための一実施例の平面図を示したもの
である。配線及び導波路の例を示している。配線と導波
路は別の層であるので、クロスしてレイアウトされても
良い。酸化膜66の上には、シリコンデバイス及び配線
層65により構成されており、光素子のデバイス61と
十分に近くに接することができる。シリコンデバイス及
び配線層65はフォーカストイオンビームによる穴明け
及び光CVDによる金属導体の穴埋めを行うことにより
光素子デバイス61と低温で接続することができる。配
線65はシリコン基板上の他のシリコンデバイスと光素
子デバイス61と接続される。本方式によれば、シリコ
ン基板上の全てのシリコンデバイスと配線が完了した後
に、シリコンエッチをし、光素子デバイスを組み込むた
めに、シリコン基板と光素子デバイスの間に充填するプ
ラスッチク樹脂に耐熱性を必要としない材料を選択する
ことができかつ信頼度向上をはかることができる。また
従来のシリコン基板を打ち抜く方法と比べて、表面は一
切加工されないため、配線が保護され、配線を形成する
ときの合わせ精度を考慮する必要が無く、また溝を平坦
化する必要が無い。また光素子デバイスとシリコンデバ
イスをフォーカストイオンビームと光CVDにより垂直
に接続されるので、最短距離で接続され、配線抵抗及
び、配線容量が最小となり従来のワイヤボンドまたは半
田によるフリップチップ接続に比べて、電気的負荷が最
も軽くなり、高速動作が可能となる。
FIG. 7 is a plan view showing an embodiment for embedding an optical device such as a laser diode. An example of wiring and a waveguide is shown. Since the wiring and the waveguide are separate layers, they may be laid out in a cross manner. A silicon device and a wiring layer 65 are formed on the oxide film 66, and can be sufficiently close to the optical device 61. The silicon device and wiring layer 65 can be connected to the optical element device 61 at a low temperature by drilling with a focused ion beam and filling a metal conductor with photo CVD. The wiring 65 is connected to another silicon device on the silicon substrate and the optical element device 61. According to this method, after all the silicon devices on the silicon substrate and wiring are completed, the silicon is etched and the plastic resin filled between the silicon substrate and the optical device is heat-resistant to incorporate the optical device. It is possible to select a material that does not require and to improve reliability. Further, as compared with the conventional method of punching out a silicon substrate, since the surface is not processed at all, the wiring is protected, it is not necessary to consider the alignment accuracy when forming the wiring, and it is not necessary to flatten the groove. In addition, since the optical element device and the silicon device are vertically connected by the focused ion beam and the photo-CVD, they are connected in the shortest distance, and the wiring resistance and the wiring capacitance are minimized, compared to the conventional flip-chip connection by wire bonding or soldering. , The electric load is lightest and high speed operation is possible.

【0019】図8は本発明のもう一つの構成例を示す図
である。本発明では、高信頼度の光インタコネクトチッ
プを提供することにあるが、最悪の場合、全ての発光デ
バイスが障害を起こして、光によるデータ転送が不能と
なることを想定した方策を検討する必要がある。本発明
では、このような点を考慮した構成例について説明す
る。プロセッサチップ82には、正規レーザダイオード
83、予備レーザダイオード87、フォトダイオード8
8、グレイティング84付き光導波路86が取り付けら
れ、制御回路81により、正規レーザダイオード83が
異常となったとき、予備レーザダイオード87に切り替
えて、光ファイバ85に光信号を出力する構成におい
て、予備のレーザダイオードも異常状態になることも検
出できるようにしておくと、この場合、制御回路81に
より電気伝送線路を介して光と同様のデータを伝送する
ようにする。一般に電気信号の特性から、光と同一の信
号本数では、データの伝送速度は、光より低下すること
になるが、データが全く転送することできない最悪のシ
ステムダウンを防ぐことができるので、極めて信頼度が
高いシステムを構築することができる。
FIG. 8 is a diagram showing another configuration example of the present invention. The present invention is to provide a highly reliable optical interconnect chip. However, in the worst case, a measure is considered on the assumption that all the light emitting devices cause a failure and optical data transfer becomes impossible. There is a need. In the present invention, a configuration example in consideration of such a point will be described. The processor chip 82 includes a regular laser diode 83, a spare laser diode 87, and a photodiode 8.
8. When the optical waveguide 86 with the grating 84 is attached and the regular laser diode 83 becomes abnormal by the control circuit 81, the spare laser diode 87 is switched to and an optical signal is output to the optical fiber 85. If it is made possible to detect that the laser diode is also in an abnormal state, in this case, the control circuit 81 transmits data similar to light through the electric transmission line. Generally, due to the characteristics of electrical signals, when the same number of signals as light, the data transmission speed will be lower than that of light, but it is possible to prevent the worst system down where data cannot be transferred at all, so it is extremely reliable. It is possible to build a high-quality system.

【0020】図9は図8に示した本発明のもう一つの構
成例での制御回路例を示す。この回路では、フリップフ
ロップ回路92の出力Qは予備レーザダイオード選択信
号93となって第1のアンドゲート95に入り、また出
力NQは正規レーザダイオード選択信号99となって第
2のアンドゲート97に入る。正常状態ではフォトダイ
オードから正規レーザダイオード異常検出信号91はロ
ーレベルであり、フリップフロップ回路92へ入るクロ
ック信号によりフリップフロップ回路の出力Qはローレ
ベル、NQはハイレベルとなって、送信信号94は第2
のアンドゲート97を通って正規レーザダイオード駆動
信号98へ出力される。異常状態ではフォトダイオード
から正規レーザダイオード異常検出信号91がハイレベ
ルとなり、フリップフロップ回路92の出力Qがクロッ
ク信号によりハイレベル、NQがローレベルとなるので
送信信号94は第1のアンドゲート95を通して予備レ
ーザダイオード駆動信号96へ出力される。さらに予備
のレーザダイオードが異常となって、予備レーザダイオ
ード異常検出信号100がハイレベルとなるとフリップ
フロップ回路101の出力NQがローレベルとなり、電
気伝送回路選択信号102が駆動されて、第1の入力ト
ランジスタ103のベース電位を低下させて、送信信号
94により第1のトランジスタが駆動されて、コレクタ
抵抗104に電位差を発生させ、また同時にエミッタ抵
抗110にも電位差を発生させて、エミッタフォロアト
ランジスタ107とプルダウントランジスタ109によ
り高速にデータを電気線路接続出力108に出力する。
この回路では、キャパシタンス111と微分抵抗113
によって、微分電圧がプルダウントランジスタのベース
に印加されることと、電源端子112の電圧は−2ボル
ト程度で良いため、低電力高速回路となり、本発明のよ
うな光インタコネクトシステムに適した電気回路といえ
る。
FIG. 9 shows an example of a control circuit in another example of the configuration of the present invention shown in FIG. In this circuit, the output Q of the flip-flop circuit 92 becomes the spare laser diode selection signal 93 and enters the first AND gate 95, and the output NQ becomes the normal laser diode selection signal 99 and enters the second AND gate 97. enter. In the normal state, the normal laser diode abnormality detection signal 91 from the photodiode is low level, the output Q of the flip-flop circuit becomes low level and NQ becomes high level by the clock signal input to the flip-flop circuit 92, and the transmission signal 94 becomes Second
And is output to the regular laser diode drive signal 98 through the AND gate 97 of FIG. In the abnormal state, the normal laser diode abnormality detection signal 91 from the photodiode becomes high level, the output Q of the flip-flop circuit 92 becomes high level and NQ becomes low level by the clock signal, so the transmission signal 94 is transmitted through the first AND gate 95. It is output to the spare laser diode drive signal 96. Further, when the spare laser diode becomes abnormal and the spare laser diode abnormality detection signal 100 becomes high level, the output NQ of the flip-flop circuit 101 becomes low level, the electric transmission circuit selection signal 102 is driven, and the first input By lowering the base potential of the transistor 103 and driving the first transistor by the transmission signal 94, a potential difference is generated in the collector resistor 104, and at the same time, a potential difference is also generated in the emitter resistor 110, and the emitter follower transistor 107 and The pull-down transistor 109 outputs data at high speed to the electric line connection output 108.
In this circuit, the capacitance 111 and the differential resistance 113
Since the differential voltage is applied to the base of the pull-down transistor and the voltage of the power supply terminal 112 is about -2 V, it becomes a low-power high-speed circuit, and an electric circuit suitable for the optical interconnect system according to the present invention. Can be said.

【0021】図10は本発明をメインフレームにおける
光インタコネクト実施例を示したものである。システム
コントロール201は複数のインストラクションプロセ
ッサ202と接続される。またシステムコントロール2
01は他のシステムコントロール201や入出力プロセ
ッサ203や拡張メモリ204や主メモリ205と接続
されている。一般にはこれらはデータ及びアドレス信号
及び多数の信号線からなり高速に信号転送されている。
本発明ではこれらの信号は複数の光ファイバライン20
6により伝送され、送端及び受端には光送受信デバイス
207があり、それぞれ、シリコンデバイスチップに埋
め込まれている。システムコントロール201には一般
には多数の信号が集中するため、ピンネックとなりピン
数が物理的に制約されてしまうが、本発明では光により
高速に接続されるので少数の信号線ですみ、ピンネック
とならない。システムコントロール201はインストラ
クションプロセッサ202と他のユニットを高速に接続
するための中心的部分であり、電気的に高速にデータ交
換する機能が要求される。この部分に注目し、光インタ
コネクトと本発明の光素子デバイスを融合した半導体を
用いれば、極めてコンパクトで高性能なシステムを形成
することが出来る。
FIG. 10 shows an embodiment of the optical interconnect in the main frame according to the present invention. The system control 201 is connected to a plurality of instruction processors 202. System control 2
01 is connected to another system control 201, an input / output processor 203, an expansion memory 204, and a main memory 205. Generally, these consist of data and address signals and a large number of signal lines and are transferred at high speed.
In the present invention, these signals are transmitted by a plurality of optical fiber lines 20.
6, the optical transmission / reception device 207 is provided at the transmission end and the reception end, and each is embedded in a silicon device chip. In general, a large number of signals are concentrated on the system control 201, which causes a pin neck and physically limits the number of pins. However, in the present invention, since a high speed connection is achieved by light, only a small number of signal lines are needed, and no pin neck occurs. . The system control 201 is a central part for connecting the instruction processor 202 and other units at high speed, and a function of electrically exchanging data at high speed is required. By paying attention to this part and using a semiconductor in which the optical interconnect and the optical element device of the present invention are integrated, an extremely compact and high-performance system can be formed.

【0022】次に、本発明の実施例を図11の計算機構
成図で説明する。本実施例は、本発明を実施した半導体
集積回路を、命令や演算を処理するプロセッサ500
が、複数個並列に接続された高速大型計算機に適用した
例である。本実施例では、本発明を実施した高速融合型
半導体集積回路の集積度が高いため、命令や演算を処理
するプロセッサ500や、記憶制御装置501や、主記
憶装置502などを、1辺が約10〜30mmの融合型
半導体チップで構成出来た。これら命令や演算を処理す
るプロセッサ500と、記憶制御装置501と、化合物
半導体集積回路よりなるデータ通信インタフェース50
3を、同一セラミック基板506に実装した。また、デ
ータ通信インタフェース503と、データ通信制御装置
504を、同一セラミック基板507に実装した。これ
らセラミック基板506並びに507と、主記憶装置5
02を実装したセラミック基板を、大きさが1辺約50
cm程度、あるいはそれ以下の基板に実装し、大型計算
機の中央処理ユニット508を形成した。この中央処理
ユニット508内データ通信や、複数の中央処理ユニッ
ト間データ通信、あるいはデータ通信インタフェース5
03と入出力プロセッサ505を実装した基板509と
の間のデータの通信は、図中の両端矢印線で示される光
ファイバ510を介して行なわれた。この計算機では、
命令や演算を処理するプロセッサ500や、記憶制御装
置501や、主記憶装置502などのシリコン半導体集
積回路が、並列に高速で動作し、また、データの通信を
光を媒体に行なったため、1秒間当りの命令処理回数を
大幅に増加することができた。
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the computer block diagram of FIG. In this embodiment, the semiconductor integrated circuit embodying the present invention is used as a processor 500 for processing instructions and operations.
Is an example applied to a large-scale high-speed computer connected in parallel. In this embodiment, since the high-speed fusion type semiconductor integrated circuit embodying the present invention has a high degree of integration, the processor 500 for processing instructions and operations, the storage control device 501, the main storage device 502, etc., have one side. It could be composed of a fused semiconductor chip of 10 to 30 mm. A processor 500 for processing these commands and operations, a storage controller 501, and a data communication interface 50 composed of a compound semiconductor integrated circuit.
3 was mounted on the same ceramic substrate 506. Further, the data communication interface 503 and the data communication control device 504 are mounted on the same ceramic substrate 507. These ceramic substrates 506 and 507, and the main memory device 5
The size of the ceramic board on which 02 is mounted is about 50
The central processing unit 508 of a large-scale computer was formed by mounting on a substrate of about cm or less. The data communication in the central processing unit 508, the data communication between a plurality of central processing units, or the data communication interface 5
03 and the board 509 on which the input / output processor 505 is mounted were carried out via an optical fiber 510 indicated by double-ended arrow lines in the figure. In this calculator,
The processor 500 that processes instructions and operations, the silicon semiconductor integrated circuits such as the storage control device 501 and the main storage device 502 operate in parallel at high speed, and data communication is performed using light as a medium. The number of instruction processings per hit could be greatly increased.

【0023】図12は、本発明を大規模なLSIにおけ
る実施例を示している。このような代表的なLSIとし
て光インタコネクトを持つマイクロプロセッサチップ、
ワークステーション用チップ、メインフレームのインス
トラクションプロセッサチップ、システムコントロール
チップなどが考えられる。この例では、シリコンチップ
の部分に光素子デバイス401が埋め込まれており端面
から光の送受信を行うために光ファイバ402が並んで
配置されている。光素子デバイス401はシリコンにお
ける電気回路素子による変換回路がある光−電気変換回
路ブロック403と電気的に接続されている。シリコン
チップ409は命令処理ブロック405、浮動小数点処
理ブロック408,高速バッファメモリ404、コント
ロールメモリ407またボンディングパッド408など
から構成されている。ブロック403とブロック404
は密接に接続されており光素子デバイス401で光で受
けたデータをメモリ404にブロック403で電気信号
に変換して高速にストアされる。また同様にしてメモリ
404の内容はブロック403の中における駆動回路に
より光素子デバイス401にあるレーザダイオードを駆
動し光に変換して光ファイバに送り出す。
FIG. 12 shows an embodiment of the present invention in a large-scale LSI. As such a typical LSI, a microprocessor chip having an optical interconnect,
These include workstation chips, mainframe instruction processor chips, and system control chips. In this example, the optical element device 401 is embedded in the silicon chip portion, and the optical fibers 402 are arranged side by side for transmitting and receiving light from the end face. The optical element device 401 is electrically connected to an opto-electric conversion circuit block 403 having a conversion circuit formed of an electric circuit element in silicon. The silicon chip 409 is composed of an instruction processing block 405, a floating point processing block 408, a high speed buffer memory 404, a control memory 407, a bonding pad 408 and the like. Block 403 and block 404
Are closely connected to each other, and data received by the optical element device 401 by light is converted into an electric signal in the memory 404 and stored in the block 403 at high speed. Similarly, the content of the memory 404 drives the laser diode in the optical element device 401 by the drive circuit in the block 403 to convert it into light and sends it to the optical fiber.

【0024】図13は本発明による融合型半導体チップ
をパッケージに実装した実施例を示している。この例で
は、放熱フィン604がついたピングリッドアレイパッ
ケージ605に実装した例を示す。本発明の融合半導体
チップ601はパッケージ605にマウントされたのち
ボンディングワイア602によって接続されるが、光と
送受信する部分は光ファイバがパッケージ内を貫通して
ファイバ端がデバイス面と接するようにしている。電気
信号はパッケージのピン606からプリント基板を通し
て行うことが出来る。
FIG. 13 shows an embodiment in which the fusion type semiconductor chip according to the present invention is mounted on a package. In this example, an example of mounting on a pin grid array package 605 having a radiation fin 604 is shown. The fused semiconductor chip 601 of the present invention is mounted on a package 605 and then connected by a bonding wire 602. An optical fiber penetrates the package and a fiber end is in contact with a device surface at a portion for transmitting and receiving light. .. Electrical signals can be routed from the pins 606 of the package through the printed circuit board.

【0025】[0025]

【発明の効果】本発明によれば、高集積化したシリコン
デバイスと高密度に光素子を融合した高速情報処理機能
部品、例えば、ワンチップ化したメインフレームプロセ
ッサやフルウエハによるスーパコンピュータにおいて、
他のチップやウエハと光インタコネクトを行って高速の
データ転送を行うとき、送信側にある発光素子が異常を
きたして、送信不可になり、システムが動作不能となる
か、大幅に性能を低下することによる障害に対して、正
常状態に自己回復することができる。従って、高速処理
装置の信頼度向上に大きく寄与できる効果がある。
According to the present invention, a high-speed information processing function component in which highly integrated silicon devices and optical elements are integrated at high density, for example, in a one-chip mainframe processor or a full-wafer supercomputer,
When performing high-speed data transfer by performing optical interconnection with other chips or wafers, the light-emitting element on the transmission side becomes abnormal and transmission becomes impossible, making the system inoperable or drastically reducing performance. It is possible to self-recover to a normal state against a failure caused by doing. Therefore, there is an effect that it can greatly contribute to the improvement of reliability of the high-speed processing device.

【0026】また、この高速情報処理機能部品において
は、自己回復させるための制御回路を、光素子と極めて
近い距離に置くことができるので、発光素子の異常検出
から予備の発光素子への切り替えが極めて高速にでき
る。
Further, in this high-speed information processing function component, since the control circuit for self-recovery can be placed very close to the optical element, it is possible to switch from the abnormality detection of the light emitting element to the spare light emitting element. Can be extremely fast.

【0027】また、単体のレーザダイオードをシリコン
デバイスに埋込などの技術で融合できるため、レーザダ
イオードの機能に要求される制約を低減させることがで
き、モノリシックなOEICのように複雑なプロセスの
使用や低歩留りな素子を必要とせず、低コスト化を図る
ことができる。
Further, since a single laser diode can be integrated into a silicon device by a technique such as embedding, it is possible to reduce restrictions required for the function of the laser diode and use a complicated process such as a monolithic OEIC. It is possible to achieve cost reduction without requiring an element with low yield.

【0028】また、レーザダイオードが、寿命が比較的
短い高性能先端プロセスによる素子であっても、複数個
を組み込むことによって、信頼度を向上することができ
る。このため、高性能な光インタコネクトシステムの実
用化を早期に図ることができ、情報処理産業の発展に大
きく寄与することができる。
Further, even if the laser diode is an element manufactured by a high performance advanced process having a relatively short life, the reliability can be improved by incorporating a plurality of laser diodes. Therefore, a high-performance optical interconnect system can be put into practical use at an early stage, which can greatly contribute to the development of the information processing industry.

【0029】また、光素子がすべてダウンしたきにも、
電気的な方法によりデータを転送する手段を有するの
で、システムダウン回避に極めて有効である。
When all the optical elements are down,
Since it has a means for transferring data by an electrical method, it is extremely effective in avoiding a system down.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の構成例を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of the present invention.

【図2】本発明の動作例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an operation example of the present invention.

【図3】本発明の一実施例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an embodiment of the present invention.

【図4】本発明の制御回路実施例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an embodiment of a control circuit of the present invention.

【図5】本発明の一実施例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing an embodiment of the present invention.

【図6】本発明の光素子デバイスの埋込を行うための一
実施例の断面を示す図である。
FIG. 6 is a view showing a cross section of an embodiment for embedding the optical device of the present invention.

【図7】本発明の光素子デバイスの埋込を行うための一
実施例の平面図を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a plan view of one embodiment for embedding the optical element device of the present invention.

【図8】本発明のもう一つの構成例を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing another configuration example of the present invention.

【図9】本発明のもう一つの構成例での制御回路実施例
を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing a control circuit embodiment in another configuration example of the present invention.

【図10】本発明のメインフレームにおける光インタコ
ネクト実施例を示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing an embodiment of an optical interconnect in a mainframe of the present invention.

【図11】本発明の計算機における実施例を示す図であ
る。
FIG. 11 is a diagram showing an example of the computer of the present invention.

【図12】本発明の大規模集積LSIにおける実施例を
示す図である。
FIG. 12 is a diagram showing an example of a large-scale integrated LSI of the present invention.

【図13】本発明の実装実施例を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing an implementation example of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…プロセッサチップ、2…制御回路、3…フォトダイ
オード、4…正規レーザダイオード、4a…予備レーザ
ダイオード、5…光導波路、6…グレイティング、7…
光ファイバ、8a…正規レーザダイオード接続信号、8
b…予備レーザダイオード接続信号、8c…フォトダイ
オード接続信号、31…正規レーザダイオード異常検出
信号、32…フリップフロップ回路、33…クロック信
号、34…送信信号、35…第1のアンドゲート、35
a…第2のアンドゲート、36…予備レーザダイオード
駆動信号、37…正規レーザダイオード駆動信号、38
…予備レーザダイオード選択信号、39…正規レーザダ
イオード選択信号、40…制御回路、41…正規レーザ
ダイオード、42…光ファイバ、43…プロセッサチッ
プ、44…光導波路、45…グレーティング、46…フ
ォトダイオード、47…接続配線、48…予備レーザダ
イオード、50…シリコン基板、51…制御信号、52
…正規レーザダイオード、53…光導波路、54…フォ
トダイオード、55…光ファイバ、56…制御回路、5
7…予備レーザダイオード、61…光素子デバイス、6
2…プラスチック樹脂、63…シリコン基板、64…接
続導体、65…シリコンデバイス及び配線、66…酸化
膜、67…シリコン除去部、68…レーザ光、69…光
導波路、81…制御回路、82…プロセッサチップ、8
3…正規レーザダイオード、84…グレーティング、8
5…光ファイバ、86…光導波路、87…予備レーザダ
イオード、88…フォトダイオード、89…電気伝送線
路、91…正規レーザダイオード異常検出信号、92…
第1のフリップフリップ、93…予備レーザダイオード
選択信号、94…送信信号、95…第1のアンドゲー
ト、96…予備レーザダイオード駆動信号、97…第2
のアンドゲート、98…予備レーザダイオード駆動信
号、99…予備レーザダイオード選択信号、100…予
備レーザダイオード異常検出信号、101…第2のフリ
ップフロップ、102…電気伝送回路選択信号、103
…第1の入力トランジスタ、104…コレクタ抵抗、1
05…第2の入力トランジスタ、106…クランプトラ
ンジスタ、107…エミッタフォロアトランジスタ、1
08…電気線路接続出力、109…プルダウントランジ
スタ、110…エミッタ抵抗、111…キャパシタン
ス、112…電源端子、113…微分抵抗、201…シ
ステムコントロールチップ、202…インストラクショ
ンチップ、203…入出力プロセッサチップ、204…
拡張メモリ、205…主メモリ、206…光ファイバ、
207…光送受信デバイス、401…光素子デバイス、
402…光ファイバ、403…変換回路、404…バッ
ファメモリ、405…命令処理ブロック、406…浮動
小数点ブロック、408…コントロールメモリ、408
…ボンディングパッド、409…シリコンチップ、50
0…融合半導体集積回路よりなる命令や演算を処理する
プロセッサ、501…融合半導体集積回路よりなるシス
テム制御装置、502…シリコン半導体集積回路よりな
る主記憶装置、503…化合物半導体集積回路よりなる
データ通信インタフェース、504…データ通信制御装
置、505…入出力プロセッサ、506…セラミック基
板、507…セラミック基板、508…中央処理ユニッ
ト、509…入出力プロセッサ実装基板、510…デー
タ通信用光ファイバ、601…デバイス融合チップ、6
02…ボンディングワイヤ、603…光ファイバ、60
4…放熱フィン、605…パッケージ本体、606…パ
ッケージピン。
1 ... Processor chip, 2 ... Control circuit, 3 ... Photodiode, 4 ... Regular laser diode, 4a ... Spare laser diode, 5 ... Optical waveguide, 6 ... Grating, 7 ...
Optical fiber, 8a ... Regular laser diode connection signal, 8
b ... Preliminary laser diode connection signal, 8c ... Photodiode connection signal, 31 ... Regular laser diode abnormality detection signal, 32 ... Flip-flop circuit, 33 ... Clock signal, 34 ... Transmission signal, 35 ... First AND gate, 35
a ... Second AND gate, 36 ... Preliminary laser diode drive signal, 37 ... Regular laser diode drive signal, 38
... spare laser diode selection signal, 39 ... regular laser diode selection signal, 40 ... control circuit, 41 ... regular laser diode, 42 ... optical fiber, 43 ... processor chip, 44 ... optical waveguide, 45 ... grating, 46 ... photodiode, 47 ... Connection wiring, 48 ... Spare laser diode, 50 ... Silicon substrate, 51 ... Control signal, 52
... Regular laser diode, 53 ... Optical waveguide, 54 ... Photodiode, 55 ... Optical fiber, 56 ... Control circuit, 5
7 ... Preliminary laser diode, 61 ... Optical device device, 6
2 ... Plastic resin, 63 ... Silicon substrate, 64 ... Connection conductor, 65 ... Silicon device and wiring, 66 ... Oxide film, 67 ... Silicon removal section, 68 ... Laser light, 69 ... Optical waveguide, 81 ... Control circuit, 82 ... Processor chip, 8
3 ... Regular laser diode, 84 ... Grating, 8
5 ... Optical fiber, 86 ... Optical waveguide, 87 ... Spare laser diode, 88 ... Photo diode, 89 ... Electrical transmission line, 91 ... Regular laser diode abnormality detection signal, 92 ...
First flip flip, 93 ... Spare laser diode selection signal, 94 ... Transmission signal, 95 ... First AND gate, 96 ... Spare laser diode drive signal, 97 ... Second
AND gate, 98 ... Spare laser diode drive signal, 99 ... Spare laser diode selection signal, 100 ... Spare laser diode abnormality detection signal, 101 ... Second flip-flop, 102 ... Electrical transmission circuit selection signal, 103
… First input transistor, 104… Collector resistance, 1
05 ... Second input transistor, 106 ... Clamp transistor, 107 ... Emitter follower transistor, 1
08 ... Electric line connection output, 109 ... Pull-down transistor, 110 ... Emitter resistance, 111 ... Capacitance, 112 ... Power supply terminal, 113 ... Differential resistance, 201 ... System control chip, 202 ... Instruction chip, 203 ... Input / output processor chip, 204 …
Extended memory, 205 ... Main memory, 206 ... Optical fiber,
207 ... Optical transmitting / receiving device, 401 ... Optical device device,
402 ... Optical fiber, 403 ... Conversion circuit, 404 ... Buffer memory, 405 ... Instruction processing block, 406 ... Floating point block, 408 ... Control memory, 408
... Bonding pad, 409 ... Silicon chip, 50
0 ... Processor for processing instructions and operations made of fused semiconductor integrated circuit, 501 ... System controller made of fused semiconductor integrated circuit, 502 ... Main memory made of silicon semiconductor integrated circuit, 503 ... Data communication made of compound semiconductor integrated circuit Interface, 504 ... Data communication control device, 505 ... I / O processor, 506 ... Ceramic substrate, 507 ... Ceramic substrate, 508 ... Central processing unit, 509 ... I / O processor mounting substrate, 510 ... Data communication optical fiber, 601 ... Device Fusion chip, 6
02 ... Bonding wire, 603 ... Optical fiber, 60
4 ... Radiating fins, 605 ... Package body, 606 ... Package pins.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】シリコン半導体技術により形成された機能
素子を集積化した半導体集積回路上に、 複数個の発光素子と、少なくとも1つの該発光素子の発
光を監視する受光素子とを具備し、 少なくとも1つの上記発光素子が正常動作しないことを
検出すると、上記半導体集積回路上の、上記発光素子と
は別の、他の発光素子に切り替えて正常動作を継続する
機能を有する半導体装置において、 上記発光素子が、上記半導体集積回路中に、埋め込まれ
て形成されてなることを特徴とする半導体装置。
1. A semiconductor integrated circuit in which functional elements formed by silicon semiconductor technology are integrated, comprising a plurality of light emitting elements and at least one light receiving element for monitoring light emission of the light emitting elements, When it is detected that one of the light emitting elements does not operate normally, a semiconductor device having a function of switching to another light emitting element different from the light emitting element on the semiconductor integrated circuit and continuing the normal operation, A semiconductor device, wherein an element is formed by being embedded in the semiconductor integrated circuit.
【請求項2】上記受光素子が、上記半導体集積回路中
に、埋め込まれて形成されてなることを特徴とする請求
項1記載の半導体装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the light receiving element is formed by being embedded in the semiconductor integrated circuit.
【請求項3】少なくとも1つの上記発光素子が正常動作
しないことを検出すると、上記半導体集積回路上の、上
記発光素子とは別の、他の発光素子に切り替えて正常動
作を継続する機能を形成するための制御回路が、 上記半導体集積回路上に集積されて成ることを特徴とす
る請求項1記載の半導体装置。
3. When it is detected that at least one of the light emitting elements does not operate normally, a function of switching to another light emitting element different from the light emitting element on the semiconductor integrated circuit to continue normal operation is formed. 2. The semiconductor device according to claim 1, wherein a control circuit for performing the operation is integrated on the semiconductor integrated circuit.
【請求項4】上記発光素子もしくは上記受光素子が、上
記半導体集積回路中に埋め込まれて形成されてなり、 上記発光素子もしくは上記受光素子が、フォーカストイ
オンビームと光CVD技術を用いた技術により、上記半導
体集積回路と配線接続されていることを特徴とする請求
項1記載の半導体装置。
4. The light emitting device or the light receiving device is formed by being embedded in the semiconductor integrated circuit, and the light emitting device or the light receiving device is formed by a technique using a focused ion beam and an optical CVD technique. The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is connected to the semiconductor integrated circuit by wiring.
【請求項5】上記発光素子と上記他の発光素子の両方が
共に正常動作しないことを検出すると、同一の情報を等
価的に伝達する電気回路に切り替えて、正常動作を継続
する機能を有することを特徴とする請求項1記載の半導
体装置。
5. When it is detected that both the light emitting element and the other light emitting element do not operate normally, the light emitting element has a function of switching to an electric circuit that equivalently transmits the same information and continuing normal operation. The semiconductor device according to claim 1, wherein:
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