TWI434391B - 具有光學旁路的多重晶片系統 - Google Patents

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Description

具有光學旁路的多重晶片系統
本發明係相關於用以通訊半導體晶粒和多重晶片系統中的信號之技術。尤其是，本發明係相關於包括使用晶片上光電子通訊信號的半導體晶粒之多重晶片系統。
半導體技術的進展已大幅增加諸如微處理器等積體電路的性能。例如，微處理器的時脈頻率已從1985年的16MHz增加到2005年的3600MHz，增加230倍，此代表幾近30%的年成長率。此性能趨勢已讓電腦能夠執行廣泛的各種應用中日益增加之複雜功能。
不幸的是，幾種問題開始侷限時脈頻率的進一步增加。尤其是，整體的晶片上配線之潛伏時間隨著技術規模減少它們的厚度而非它們的長度時而增加。相反地，許多區域佈線未遭受到此延遲的不利結果，因為它們的長度連同它們的厚度一起縮短。
而且，當整合密度和時脈頻率繼續增加，高性能的微處理器之電力消耗也增加。結果，許多現存的微處理器消耗超過100W的電力，此加重空氣冷卻系統的功能。事實上，許多微處理器已變成電力被侷限，此意謂以電力消耗因此所需的冷卻大幅增加為代價，才能夠在較高的時脈頻率中操作這些微處理器。
這些設計限制已使設計者改變現代微處理器的架構。尤其是，許多微處理器現在包括多處理器核心。這些處理器核心保持計算和區域的相關通訊操作，如此降低緊要路徑的整體延遲。另外，能夠選擇性賦能個別處理器核心，藉以讓未使用的處理器核心能夠進入睡眠模式以節省電力，然後在需要它們時再叫醒它們。而且，與共享的邏輯區塊一起使用較小處理器核心降低研發和除錯微處理器的成本。
而且，許多多重核心處理器支援晶片多重執行緒(CMT )。此技術幫助幫助解決微處理器性能和與從主記憶體擷取指令和資料相關的潛伏時間之間日益增加的間隙，其過去二十幾年來已從幾時脈循環成長到幾百時脈循環。此間隙通常限制系統性能，因為微處理器花費越來越多的時間等待記憶體存取來代替執行碼。在使用CMT之微處理器中，可在執行中或未執行快速交換執行緒。此快速執行緒交換提高整座系統生產率，因為代替等待轉回何時目前的執行緒存取記憶體之記憶體請求，所以微處理器能夠使目前的執行緒進入睡眠，及使另一執行緒恢復活動。結果，在此種多重執行緒微處理中之利用和生產率大幅高於單一執行緒處理器。
然而，包括多核心及支援在各個核心上執行的多重執行緒之微處理器具有比單一核心、單一執行緒微處理器更高的通訊需要。尤其是，這些微處理器使用高頻寬通訊以：維持相干性；傳遞訊息；及/或執行同時記憶體存取。而且，當微處理器生產率繼續增加時，預期對應的頻寬要求增加到每秒兆位元以上。若有上述潛伏時間問題，則難以使用配線來符合這些要求。
因此，所需要的是提供沒有上述問題之改良的晶片內和晶片間通訊之一方法和設備。
本發明的一實施例設置一系統，其包括一晶片模組(CM)陣列。此陣列包括一第一CM；一第二CM耦合至第一CM；及一第三CM，耦合至第二CM。可能是第一CM、第二CM、或第三CM之一指定CM包括一半導體晶粒，此半導體晶粒被組配成經由電磁耦合式鄰近通訊與其他CM通訊資料信號。這些鄰近連接器鄰近半導體晶粒的一表面。而且，第一CM和第三CM被組配成經由一光學信號路徑，透過第二CM將光學信號彼此光學式通訊。
在一些實施例中，光學信號路徑包含第一CM和第二CM之間的光學通訊、經由第二CM的光學通訊、及第二CM和第三CM之間的光學通訊。而且，經由第二CM的光學通訊發生，卻沒有與光學信號相關連的電信號之中間處理。例如，光學信號路徑可包含一全光學旁路通道。
在一些實施例，電磁耦合式鄰近通訊包括電容鄰近通訊、感應鄰近通訊、導電鄰近通訊、及/或光學鄰近通訊。
在一些實施例，經由第二CM的光學信號路徑包括光域中的放大。
在一些實施例，鄰近連接器包括光學耦合元件。例如，光學耦合元件可包括一透鏡、一繞射光柵、及/或一鏡子。而且，在一些實施例中，電磁耦合式鄰近通訊包括漸逝耦合。
在一些實施例中，陣列包括CM的一維陣列鏈和CM的二維陣列鏈。
在一些實施例中，光學信號路徑有助於第一方向中的通訊，而一第二光學信號路徑有助於第二方向中的通訊。需注意的是，第一方向和第二方向實質上垂直。另一選擇是，第一方向和第二方向平行但是以相反方向定向。
在一些實施例中，光學信號路徑被組配用於CM之間的資訊之雙向通訊。
在一些實施例中，第一CM的表面面向第二CM的表面，使得第一CM上的鄰近連接器耦合至第二CM上的鄰近連接器，藉以有助於第一CM和第二CM之間的電磁耦合式鄰近通訊。
在一些實施例中，第一CM的表面面向第二CM的背面。
在一些實施例中，透過一橋式組件第一CM上的鄰近連接器耦合至第二CM上的鄰近連接器，藉以幫助第一CM和第二CM之間的電磁耦合式鄰近通訊。
在一些實施例中，一指定CM中的鄰近連接器鄰近於半導體晶粒的一角落及/或一側邊。
在一些實施例中，指定CM包括一第一轉換元件，被組配成將電信號轉換成光學信號；及一第二轉換元件，被組配成將光學信號轉換成該等電信號。而且，指定CM可包括一插入去除元件(add-drop element)，被組配成將光學信號插入到光學信號路徑上；從光學信號路徑去除光學信號；及/或使光學信號能夠通過指定CM。
本發明的另一實施例提供包括此陣列一電腦系統。
本發明的另一實施例提供用以通訊資料信號之方法。在此方法期間，透過一光學信號路徑，第二CM接收來自第一CM的資料信號。接著，透過光學信號路徑，第三CM接收來自第二CM的資料信號。需注意的是，諸如第一CM和第二CM或第二CM和第三CM等相鄰CM被組配成經由電磁耦合式鄰近連接器，使用電磁鄰近通訊彼此通訊。
呈現下面說明以使精於本技藝之人士能夠進行和使用本發明，並且在特定應用和其要求背景中提供此說明。精於本技藝之人士容易對所揭示的實施例有各種修正，及在不違背本發明的精神和範疇之下，此處所定義的通則可應用到其他實施例和應用。因此，本發明並不侷限於所示之實施例，而是符合與此處所揭示之原則和特徵一致的最廣泛範疇。
說明方法、多重晶片模組(MCM)(諸如交換器或處理器等)、及包括MCM的系統之實施例。此MCM包括晶片模組陣列(CM)或單一晶片(SCM)，及一指定SCM包括至少一半導體晶粒。需注意的是，MCM有被稱作“巨集晶片”。而且，使用諸如電容耦合式信號等電磁耦合式信號的鄰近通訊(稱作“電磁鄰近通訊”)及/或光學信號的鄰近通訊(分別稱作“電鄰近通訊”及“光學鄰近通訊”)，半導體晶粒與MCM中的其他半導體晶粒、CM、SCM、及/或裝置通訊。在一些實施例中，電磁鄰近通訊包括感應耦合式信號及/或導電耦合式信號。
在一些實施例中，MCM中的第一組件(諸如半導體晶粒等)座落成與另一組件(例如、橋接晶片或另一半導體晶粒)面對面，使得第一組件上的鄰近墊片或連接器與另一組件上的鄰近墊片或連接器電容式耦合及/或光學式耦合。需注意的是，電磁鄰近連接器使組件之間的電磁信號能夠通訊，卻不必經由印刷電路板內的中間信號線來路由信號。此外，光學耦合鄰近連接器使組件之間的光學信號能夠通訊，卻不必經由光纖電纜或分離的光學互連來路由信號。如此，鄰近連接器可提供高頻寬晶片內和晶片間的通訊。
而且，在一些實施例中，經由包括用於低潛伏時間之晶片內和晶片間的通訊之波導的光學信號路徑，透過第二CM，將光學信號從第一CM光學式通訊到第三CM。例如，光學信號路徑可包括第一CM和第二CM之間的光學通訊、經由第CM的光學通訊、及第二CM和第三CM之間的光學通訊。而且，經由第二CM的光學通訊可發生，卻沒有與光學信號相關連的電信號之中間處理。在例示實施例中，光學信號路徑是全光學旁路通道。
藉由在不必偵測或轉換之下而使光學信號能夠通過第二CM，藉由去除與從光學到電域(反之亦然)的轉換相關之延遲，MCM又可提供減少潛伏時間的晶片間通訊。而且，使用全光學旁路通道可降低MCM的電力消耗及費用。結果，這些技術有助於產生具有高性能之隨心所欲的大陣列。
MCM的實施例可用在各種應用中，包括：VLSI電路、電話、儲存區網路、資料中心、網路(諸如區域網路等)、及/或電腦系統(諸如多核心處理器電腦系統等)。例如，可將MCM包括在耦合至多處理器葉片之背板中，或MCM可耦合不同類型的組件(諸如處理器、記憶體、I/O裝置、及/或周邊裝置等)。在一些實施例中，MCM執行以下功能：交換器、集線器、橋接器、及/或路由器。需注意的是，電信號及/或光學信號可包括類比信號、資料封裝、及/或資料串流。這些信號可包括二元符號、未編碼信號、及/或已編碼符號(例如、使用多重脈衝振幅調變及/或波長除法多工，其中不同的子通道被用於通訊資訊)。而且，光學信號路徑中的通訊可以是：不定向的或雙向的(包括半雙工及/或全雙工操作)。
現在說明巨集晶片或MCM的實施例。圖1A為MCM 100的實施例之俯視的方塊圖。此MCM包括多重半導體晶粒110及112陣列。使用諸如電容及/光學鄰近通訊等電磁鄰近通訊，半導體晶粒110及112之角落上的鄰近連接器(及通常在側邊緣上)重疊及耦合毗連半導體晶粒之間的信號。因此，在一些實施例中，半導體晶粒110面向上，而半導體晶粒112面向下。然而，在其他實施例中，半導體晶粒110面向下，而半導體晶粒112面向上。
在例示實施例中，MCM 100包括電腦系統，此電腦系統包括一或多個處理器及/或記憶體。在一些實施例中，MCM 100包括交換器。在這些實施例中，半導體晶粒110及112的一或多個實施交換器的一些或全部功能。此種半導體晶粒有時被稱作“交換器晶片”或“邏輯晶片”。因此，半導體晶粒110及112的一或多個可包括I/O埠，以通訊輸入信號和輸出信號：與多重交換元件，選擇性耦合輸入和輸出埠。而且，在一些實施例中，半導體晶粒110及112的至少其中之一包括流程控制機構或邏輯，以提供組配交換元件或決定資料的路由之流程控制資訊。可以電域及/或光學域來通訊此流程控制資訊，及可連同資料一起通訊及/或與資料分開通訊(例如、在分開的流程控制通訊通道中，即、頻帶外控制)。而且，流程控制邏輯可在MCM 100內部或外部(或圖1B中的MCM 130)，及流程控制邏輯可以是集中或分佈的。
圖1B為MCM 130的實施例之俯視圖的方塊圖(可包括電腦系統及/或交換器)。此MCM包括多重半導體晶粒114陣列或橋接晶片116。使用諸如電容及/或光學鄰近通訊等電磁鄰近通訊，半導體晶粒114及橋接晶片116上的側邊緣上的鄰近連接器(在一些實施例中係在角落上)重疊和耦合MCM 130中的毗連組件之間的信號。在一些實施例中，半導體晶粒114面向上，而橋接晶片116面向下。然而，在其他實施例中，半導體晶粒114面向下，而橋接晶片116面向上。
需注意的是，橋接晶片116可包括一或多個波導及/或多重信號線，以將來自橋接晶片116的一端上之接收鄰近連接器的信號耦合到另一端上的傳送鄰近連接器。遍及橋接晶片116上的此種通訊可以是同步及/或非同步的。在一些實施例中，橋接晶片116包括活性電子及/或光學組件，以傳送和接收信號，以放大信號、及/或重新同步化至少兩信號線上之信號的相位。例如，橋接晶片可包括管線電路，其包括由時脈信號鎖定以校正累積的相位誤差之正反器及/或同步化電路。在這些實施例中，可使用半導體晶粒實施橋接晶片116，但是，這些晶粒可包括與半導體晶粒114不同的電路和功能。在其他實施例中，橋接晶片116係從除了半導體之外的材料所製造的。
如下面參考圖7-10所說明一般。在一些實施例中，在不必由活性電子或光學組件的偵測或轉換之下，經由一或多個半導體晶粒110(圖1A)及/或112(圖1A)或經由半導體晶粒114及/或橋接晶片116通訊至少一些信號(諸如全光學旁路中的光學信號等)。例如，MCM 100(圖1A)中的交換器或路由可包括光學交換器，即、資料或流程控制資訊可全在光學域中橫跨陣列。(然而，通常，資料及/或流程控制資訊可使用電容耦合式及/或光學通訊來橫跨陣列)。而且，可在光學域中的通訊期間放大光學信號。
在例示實施例中，MCM 130包括6x6的半導體晶粒114陣列及/或5x5橋接晶片116陣列。在另一例示實施例中，MCM 130包括4x4的半導體晶粒114陣列及/或3x3橋接晶片116陣列。而且，MCM 100及130中的電和光學資訊(圖1A)可流動在MCM 100(圖1A)及130之四主要方向的每一個(北、南、東、及西)。然而，在一些實施例中，電和光學資訊沿著MCM 100(圖1A)及130的垂直方向流動(例如、光學資訊可東西流動而電資訊可北南流動)。
在MCM 100(圖1A)及/或130的另一例示實施例中，使用光學信號(例如、使用全光學旁路)，在不是最近的鄰近者之半導體晶粒100(圖1A)及112(圖1A)及/或半導體晶粒114之間通訊資料。
需注意的是，因為使用MCM 100(圖1A)及130的鄰近通訊，所以內部組件的每一個具有到其中間鄰近者的高頻寬連接，及MCM 100(圖1A)及130的對等分頻寬可接近具有相同複雜性的單一晶圓規模整合晶片之二等分頻寬。因此，MCM 100(圖1A)及130的組件對組件頻寬可足夠高到有效隱藏組件邊界及產生單一“虛擬”晶片。
在一些實施例中，鄰近通訊使用平行字元在MCM 100(圖1A)及130的組件之間移轉通訊，藉以減少延遲。而且，在一些實施例中，使用通道碼(諸如時間劃分多重存取、頻率劃分多重存取、及/或碼劃分多重存取等)編碼MCM 100(圖1A)及130中所通訊的信號(內部或外部)。在例示實施例中，通道碼是直流平衡或不含直流的碼。例如，通道碼可以是(n,k)碼，諸如8/10碼等。在一些實施例中，資料封包或資料單元中的標頭資訊不被編碼。而是，可反向及重複此種資訊以達成直流平衡。在MCM 100(圖1A)及130包括交換器之實施例中，信號的編碼和解碼可或不可在交換元件中實施。例如，可在交換器外部或在集中式組件中發生編碼和解碼。
在MCM 100(圖1A)及130中之一指定組件上的光學路由(在光學控制路徑及/或光學信號路徑中)可使用以下來完成：組配一指定組件上的輸入/輸出埠之晶片上光學波導(諸如絕緣體上矽晶片波導等)、環式諧振器、調變器(諸如相位調變器等)、偵測器及/或插入去除波導(這些波導可包括：分裂器、光柵耦合器、及/或組合器)。為了避免交叉指定組件上的波導，光學信號可沿著第一軸(諸如東西向等)橫跨MCM 100(圖1A)及130，而電信號(包括電力和接地)可沿著第二軸(諸如北南向等)橫跨MCM 100(圖1A)及130。此組態可提供緊密的實施和與電路相關的快速交換器次數。然而，此方向流動的指派係為了簡單清楚起見，並不用於侷限此處所揭示的發明範疇。例如，光和電信號可從MCM 100(圖1A)及130的任一側進入和離開。而且，光和電輸入/輸出埠可以是彼此相互定位的。
雖然MCM 100(圖1A)及130被圖解成具有一些分開項目，但是圖1A-1B和下面所說明的其他實施例欲用於對呈現而非當作此處所說明的實施例之結構概要的各種特徵做功能性說明。實際上，如精於本技藝之人士所明白一般，MCM 100(圖1A)及130(與其他實施例)的功能可分佈於執行特定功能子組的許多組件上。因此，MCM 100(圖1A)及130(與其他實施例)可包括較少的組件或額外的組件。需注意的是，在一些實施例中，MCM 100(圖1A)及130之間的鄰近連接器可再重新相配。而且，兩或更多組件可被組合成單一組件及/或一或多個組件的位置可改變。例如，在一些實施例中，橋接晶片116係可由其他半導體晶粒114所取代。而且，在一些實施例中，可在硬體及/或在軟體中實施MCM 100(圖1A)及130(與其他實施例)。
現在說明包括鄰近通訊之裝置(諸如SCM及MCM等)和系統的實施例。圖2包括鄰近連接器212(可以是電容、光學、感應、及/或導電為主的連接器)之裝置200的實施例之方塊圖。裝置200可包括至少一半導體晶粒210，其中半導體晶粒210可包括對應於沈積在半導體基板上之層的積體電路電子。需注意的是，可將半導體晶粒210封裝在SCM及/或MCM中，其中MCM可包括兩或更多SCM。當封裝時，例如，在SCM或MCM中，此一半導體晶粒210有時被稱作“晶片”。
在一實施例中，鄰近連接器212可以在半導體晶粒210的至少一表面、SCM及/或MCM上或鄰近它們。在其他實施例中，半導體晶粒210、SCM及/或MCM可耦合至鄰近連接器212。在例示實施例中，複數鄰近連接器212實際上位在或接近半導體晶粒210的一或多個角落(鄰近連接器212-1及212-2)及/或邊緣(鄰近連接器212-3)。在其他實施例中，鄰近連接器212可位在半導體晶粒210的表面上或鄰近此表面之一或多個任意位置。
如鄰近連接器212-1所示一般，在表面的第一方向(X)216中之毗連連接器或墊片之間具有第一間距214-1,而表面的第二方向(Y)218中之毗連連接器或墊片之間具有第二間距214-2。在一些實施例中，第一間距214-1和第二間距214-2約相等。
圖3為系統300的實施例之方塊圖，此系統300包括使用電容鄰近通訊(被當作圖解例子)通訊之半導體晶粒210。半導體晶粒210可包括位在半導體晶粒210的至少各別表面308上或鄰近此表面之鄰近連接器或墊片212。例如，複數鄰近連接器212可位在保護層下方，使得它們位在表面308下面。而且，鄰近連接器212子組可耦合至發送電路310(諸如發送驅動器等)和接收電路312(諸如接收器等)。發送電路的其中之一、毗連半導體晶粒210上之至少一子組鄰近連接器212、及接收電路312的其中之一可構成通訊通道。例如，通訊通道可包括發送電路310-1、一些鄰近連接器212、及接收電路312-1。需注意的是，發送電路310和接收電路312可利用電壓模式發信(即、電壓模式驅動器和接收器)。而且，半導體晶粒210又可包括配線和電子(未圖示)以轉送資料信號到半導體晶粒210上的其他電子，諸如邏輯、記憶體(例如，封包緩衝器記憶體)、I/O埠、解多工器、多工器、及交換元件。
為了使用鄰近通訊來通訊資料信號，毗連半導體晶粒210上的發送和接收鄰近連接器212最糟的話也只具有有限的校直不當，即、大致上準確校直。就緊密封裝的鄰近連接器而言，鄰近連接器212在毗連墊片之間具有小間隔或間距214(圖2)，在包括至少一些鄰近連接器212的第一平面中，毗連半導體晶粒212上的兩或更多鄰近連接器212之間的校直在第一方向(X)216(圖2)在幾微米內及/或在第二方向(Y)218(圖2)中在幾微米內，及/或在約垂直於第一平面的第三方向(Z)中在幾微米內。系統300圖解第三方向(Z)中的校直不當314。
在一些實施例中，可在所有六種自由的度數中校直鄰近連接器212，包括：第一方向(X)216(圖2)；第二方向(Y)218(圖2)；第三方向(Z)；由第一方向(X)216(圖2)和第二方向(Y)218(圖2)所定義的第一平面中之角度；由第一方向(X)216(圖2)和第三方向(Z)所定義的第二平面中之角度；及由第二方向(Y)218(圖2)和第三方向(Z)所定義的第三平面中之角度。需注意的是，若任一毗連半導體晶粒210中之諸如表面308-1等表面非平面(例如，由於四極失真)，則會引起其他校直問題。
在一些實施例中，第一方向(X)216(圖2)、第二方向(Y)218(圖2)、及/或第三方向(Z)中所允許的校直不當小於毗連墊片212之間的間距214(圖2)一半。例如，第一方向(X)216(圖2)及/或第二方向(Y)218(圖2)中的校直不當小於25μm，及第三方向(Z)中的校直不當314小於5μm。
諸如毗連半導體晶粒210上及/或在耦合兩或更多半導體晶粒210的(諸如圖1B的橋接晶片116等)組件中之鄰近連接器212的相對位置之自我校直及/或自我調整等解決方法可降低及/或消除第三方向(Z)中的校直不當314。例如，可使用具有撓性順從性或像彈簧般的的結構。在其他實施例中，可使用反饋控制迴路來降低及/或消除第三方向(Z)中的校直不當314。
接著，降低或消除校直不當314會產生毗連半導體晶粒210上的一或多個鄰近連接器212之至少部分重疊，及增加電容耦合式資料信號的量。此外，當連同諸如電子操縱等技術一起使用(其中依據第一平面中的校直而將資料信號路由到各別的鄰近連接器212)時，解決方法可降低第一平面中的校直不當，即、包括鄰近連接器212的至少一些之平面。結果，這些解決方法幫助半導體晶粒210、SCM、及/或MCM之間的鄰近通訊。這些解決方法又降低及/或消除半導體晶粒210、SCM、及/或MCM的狹小容限、精確製造、及/或精確組裝之需要。此外，改良的鄰近連接器212校直可降低MCM 100(圖1A)及/或130(圖1B)中的電力消耗。
在上述和下述的實施例中，毗連半導體晶粒212上的鄰近連接器212將電容耦合及/或光學耦合用於晶片間通訊。在其他實施例中，可將不同的連接器重疊在毗連半導體晶粒210上。例如，本發明的一實施例使用感應鄰近連接器及/或磁性鄰近連接器，其中在緊密毗連半導體晶粒210上的端子之間感應式及/或以磁性通訊資料信號。另一實施例使用焊球陣列來導電式耦合毗連半導體晶粒210中的連接器。
儘管裝置200(圖2)和系統300被圖解成在一指定組態中具有一些組件，但是在其他實施例中，裝置200(圖2)及/或MCM 300可包括較少的組件或其他組件。而且，可將兩或更多組件組合到單一組件內，及/或可改變一或多個組件的位置。
現在說明可包括在MCM 100(圖1A)及130(圖1B)中之半導體晶粒上的光學組件之實施例。現存的晶片上金屬信號線通常產生大量延遲，及隨著技術攀升，這些延遲日益增加。例如，當配線幾何變得越小(越薄、越窄等)，它們變得更抗拒。儘管在單一晶片系統中，有一些能夠緩和一些這種趨勢的設計技術(例如，沿著長配線使用電晶體或緩衝器以恢復信號)，但是這些系統中的最大配線長度極少超過2cm。然而在諸如MCM 100(圖1A)及130(圖1B)等系統中，至少在理論上，最大配線長度是無限制的。結果，配線長度可以是20cm，即使最終的實際通訊通道經常被組件之間的鄰近通訊跳脫破壞，潛伏時間或延遲可以是與單一晶片中的最長配線有關之潛伏時間或延遲的10到20倍。
通常，長配線潛伏時間並不限制系統中的操作頻率。而是，這些潛伏時間會增加系統內的通訊成本。例如，當具有長配線潛伏時間時，藉由窺探其他記憶體來維持相干性或藉由逐出分散或集中請求來操作之記憶體會被侷限於使用有限的相鄰記憶體組。在另一例子中，管線通訊請求的架構可維持未完成請求的佇列直到這些請求被完成。不幸的是，當通訊距離和延遲增加時，佇列變得越來越大，增加系統的尺寸、電力消耗、和複雜性。
在一些實施例中，可經由使用晶片上及/或晶片間的光學通訊來降低及/或消除這些問題。例如，如上述，半導體晶粒110、112、及114(圖1A及1B)及/或橋接晶片116(圖1B)可包括光學波導。這些波導具有小於1μm的寬度，在一些實施例中，可同時帶有多個獨立的波長，藉以藉由許多獨立波導來增加各個波導的有效資訊容量。在例示實施例中，一指定波導可通訊32-64波長。
需注意的是，光學波導中之光的速度係由波導的有效折射率來決定的，波導的有效折射率係用於限制和通訊橫越晶片或一連串晶片的光線。尤其是，光的速度與此有效折射率成反比，及實質上是c/n，其中c為真空中之光的速度，而n為媒體的有效折射率。通常，n具有依據波長而定之實數和虛數的成分，但是就許多材料而言，n是實數非複數。例如，就矽而言，n約3.5。
在一些實施例中，藉由使用所謂的“有溝槽的”波導來降低波導的有效率，但仍強力限制和引導光線。結果，在這些波導中之光學信號發送的速度係在對應的電信號之速度的1-1.8×108 cm/s或直到10倍的範圍中。而且，在一些實施例中，使用光電子-晶體技術來進一步降低與波導相關的延遲或潛伏時間。
圖4A為MCM 400的實施例之方塊圖。此MCM包括半導體晶粒410，其包括光學波導412並且使用光學鄰近連接器418來通訊。例如，可藉由下列而在半導體晶粒410之間耦合光線：嵌入在波導412中之光柵耦合器(諸如繞射光柵等)、透鏡、及/或平面鏡。而且，在一些實施例中，光學鄰近通訊包括漸逝耦合。需注意的是，若毗連半導體晶粒之間的分離低於幾微米(或光線的波長)，則不需要半導體晶粒410之間的其他聚焦光學儀器。再者，需注意的是，甚至單一模式光學波導仍能夠在最小損耗之下耦合橫越這些空間的氣隙之信號。
因此，在此實施例中，鄰近通訊已被推論成橫跨半導體晶粒410之間的間隙之任意電磁波的通訊。藉由增加電磁波的頻率，達成光學頻率，及電磁波就是光線。因此，光學鄰近通訊可被用於通訊半導體晶粒410之間的資訊，及橫跨半導體晶粒410之間的光學發送可透過波導412而發生。需注意的是，MCM 400包括橫跨多重半導體晶粒410的光學信號路徑或光學控制路徑，而在中間點不需要光學到電的轉換或電到光學的轉換。
如上述，難以在光學域中執行邏輯計算(諸如決定區域流程控制資訊等)。因此，在一些實施例中，半導體晶粒410包括轉換元件414，其將光學信號轉換成電信號(反之亦然)。可將這些電信號耦合至邏輯電路416，諸如依據來自毗連半導體晶粒410的資訊及/或在一交換器內通訊之流程控制資訊而決定區域流程控制資訊的區域流程控制機構或邏輯等。在決定區域流程控制資訊之後，可使用轉換元件(諸如轉換元件414-1等)將最後的電信號轉換成光學信號，及可將光學信號通訊到其他半導體晶粒410。另一選擇是，在設定交換元件於半導體晶粒410-1上之前，可藉由轉換元件414-1將對應於流程控制資訊的光學信號接收和轉換成電信號。需注意的是，轉換元件414可包括波長組合器和分裂器，或可當光線在波導412中通過時僅分接光線的部分，藉以有助於從光學域轉換到電域。
儘管MCM 400在半導體晶粒410之間使用光學鄰近通訊，但是在其他實施例中，可連同晶片上光學通訊一起使用電鄰近通訊。圖4B圖示此，圖4B為MCM 430的實施例之方塊圖。在發送期間，在晶片上光電子和鄰近連接器442之間的介面中，以轉換元件440將光學信號轉換成電信號。同樣地，在接收期間，在鄰近連接器442和晶片上光電子之間的介面中，以轉換元件440將電信號轉換成光學信號。
需注意的是，MCM 400(圖4A)及MCM 430可包括較少的組件或其他組件。而且，可將兩或更多組件組合成單一組件及/或改變一或多個組件的位置。
圖5為轉換元件510的實施例500之方塊圖。調變控制516可依據電信號512來調變光學源518，以產生光學信號514。而且，儘管未圖示，但是調變控制516可依據光學信號514來調變光學源518，以產生電信號512。需注意的是，光學源518可包括：嵌入式或整合式雷射或發光二極體(LED)、及/或耦合至半導體晶粒410(圖4B)之外部雷射或LED。例如，雷射可包括垂直空腔表面發射雷射或側面發射雷射。在一些實施例中，鉺放大器被用於補償晶片上光學損失。
需注意的是，轉換元件510可包括較少的組件或其他組件。而且，可將兩或更多組件組合成單一組件及/或改變一或多個組件的位置。
圖6A及6B為包括晶片上光學通訊的裝置600及630之實施例的方塊圖。在這些裝置中，晶片上光電子包括沿著半導體晶粒610及640的邊緣及/或橫越它們的中間操作之匯流排(諸如波導614等)。需注意的是，晶片上及/或晶片間的光學信號之通訊可包括使用以下來編碼資訊：時間劃分多重存取、頻率劃分多重存取、或碼劃分多重存取。例如，晶片上光學信號的通訊可使用波長劃分多工(諸如密集的波長劃分多工及/或粗略的波長劃分多工等)，以將不同的頻率組合到單一波導(諸如波導614-1等)。然而，在其他實施例中，每一波導具有單一頻率。在任一例子中，波導614提供低耗損、無輻射的通訊媒體，以在半導體晶粒610及640的表面四處發信。在一些實施例中，當具有多個平行通道(諸如波導614等)時，使用空間多工。
需注意的是，除了攜帶資料及/或流程控制資訊之外，半導體晶粒610及640亦可包括電路612及642。例如，這些電路可包括一交換器或一電腦，其包括一計算核心(諸如處理器等)及/或儲存核心(諸如記憶體等)。結果，各個半導體晶粒610及640上之光電子網路亦可與路由點或轉換元件616互動，以在耦合到電路612及614之前(透過信號線618)將信號從光學域轉換到電域，在處理及/或儲存之後再一次返回。
在一些實施例中，除了資料及/或流程控制資訊之外，晶片上光電子網路還攜帶一或多個同步化信號。例如，可在單一晶片上以如時脈信號一般低的潛伏時間，在MCM中(諸如圖1A中的MCM 100及/或圖1B中的MCM130)通訊時脈信號，藉以同步化整座系統。
在例示實施例中，使用波長劃分多工發信，而在波導614上通訊資料、流程控制資訊、及/或時脈信號。此種發信係可使用光學多工器及解多工器來完成，光學多工器及解多工器係使用絕緣體上矽晶片技術而整合於晶片上。此外，半導體晶粒610及640可包括：陣列式波導光柵、環式諧振器、及/或Mach-Zander相位調變器。
需注意的是，半導體晶粒610及640可包括較少的組件或其他組件。例如，可使用倒裝片接合法將提供上述功能的至少一些之其他組件耦合至半導體晶粒610及640。而且，可將兩或更多組件組合成單一組件及/或可改變一或多個組件的位置。
現在說明具有縮短的晶片間通訊潛伏時間之裝置(諸如SCM及MCM等)和系統的實施例。圖7為MCM 700的實施例之方塊圖。在此MCM中，半導體晶粒714耦合至橋接晶片710。這些橋接晶片包括橫跨多個組件(諸如多重橋接晶片710及/或半導體晶粒714等)之波導712(如粗黑破折線或實線所示)。在例示實施例中，波導712包括光學旁路波導，其有助於由至少一中間半導體晶粒分開之半導體晶粒之間的光學信號之通訊，卻沒有與中間半導體晶粒上之光學信號相關的電信號之中間處理。例如，可透過光學鄰近通訊將光學信號從第一半導體晶粒通訊到第二半導體晶粒。接著，可透過光學旁路波導(可繞過第二半導體晶粒上的任何控制邏輯)，經由第二半導體晶粒通訊光學信號。然後，可透過光學鄰近通訊，將光學信號從第二半導體晶粒通訊到第三半導體晶粒。
諸如半導體晶粒714-1等MCM 700中的一指定半導體晶粒可包括一轉換元件(諸如雷射或二極體等)，以將電信號轉換成光學信號，其在光學旁路波導上發送。同樣地，此指定半導體晶粒可包括另一轉換元件(諸如偵測器或二極體等)，以將光學信號轉換成電信號(若此指定半導體晶粒是光學信號的目的地)。通常，此指定半導體晶粒可包括一或多個插入去除元件(諸如插入或去除波導等)，其被組配成：將光學信號插入到光學波導712內(例如，使用轉換元件)；從光學波導712去除光學信號(例如，使用另一轉換元件)；及/或使光學信號通過光學波導712上的指定半導體晶粒。
在一些實施例中，一或多個插入去除元件轉換波導712中的一部份光學信號，以決定此指定半導體晶粒是否為光學信號的目的地(例如，依據與光學信號中的資料封包有關之路由資訊或標頭)。若是，則可將剩下的光學信號轉換成電信號；若不是，則可將剩下的光學信號通過此指定半導體晶粒而不處理。
然而，在一些實施例中，光學信號被編碼(例如，使用頻率劃分多工及/或波長劃分多工)，及一或多個子通道對應於此指定半導體晶粒。在這些實施例中，一或多個插入去除元件將對應於一或多個子通道的光學信號(諸如與一或多個載波波長相關者)轉換成電信號，及將剩下的光學信號通過此指定半導體晶粒而不處理。
藉由使用全光學旁路通道，MCM 700有助於半導體晶粒714之間的低潛伏時間光學通訊。尤其是，光學波導中的信號傳播可以比現存的晶片上金屬配線上之信號傳播快上5-10x。而且，在半導體晶粒714上及在半導體晶粒714之間的每一耦合中，光學波導不需要複送器(即、光學對電信號轉換和轉回)。而是，用電驅動的光學放大器及/或鉺放大器可被用於補償光學耗損，而不用轉換到電信號域。而且，只要波長落在放大器的放大帶內，可同時放大橫跨分開波長上之一或多個波導的多個光學信號。在例示實施例中，此種放大器沿著波導712(或相關的光學信號路徑)每公分發生一次及/或在半導體晶粒714之間的每幾次耦合中發生一次。
在一些實施例中，使用波長劃分多工來編碼全光學旁路通道上的光學信號。結果，在一些實施例中，單一波導提供數值等級大於現存電互連的頻寬密度之頻寬密度。在例示實施例中，單一波導攜帶每秒最多到兆位元之頻寬，及半導體晶粒714之間的全光學通旁路通道之使用有助於這些頻寬中的晶片間之通訊，並且電力散逸減少、面積利用降低、及潛伏時間縮短。
需注意的是，MCM 700可包括較少的組件或其他組件。例如，除了全列波導之外，MCM 700可包括全行波導。在一些實施例中，半導體晶粒714係以直線或網眼狀陣列的全光學旁路通道來互連。而且，在一些實施例中，MCM 700包括1維半導體晶粒714(或CM)鏈及/或2維半導體晶粒714(或CM)陣列。需注意的是，可將MCM 700中之兩或多個組件組合成單一組件及/或可改變一或多個組件的位置。
圖8為MCM 800的實施例之方塊圖。此MCM圖示使用光學波導的一網眼來實施密集快取連貫多處理器系統。尤其是，經由光學鄰近介面814將數群處理器核心810及812耦合至光學信號路徑或光學鏈路816(其包括光學波導)。諸如光學鄰近介面814-1等光學鄰近介面814的每一個可支援一或多個波導，每一波導帶有許多波長(如、最多到72)，及每一波長通道支援多個每秒十億位元之資料傳輸(如、最多到40Gbps)。結果，光學鄰近介面814的資料傳輸密度可超過100Tbps/mm2 。
需注意的是，MCM 800可包括較少的組件或其他組件。而且，可將兩或更多組件組合到單一組件內，及/或可改變一或多個組件的位置。
圖9為MCM 900的實施例之方塊圖。此MCM延伸使用圖8所示之光學波導的快取連貫多處理器架構。尤其是，交替的處理器910及912(諸如快取記憶體等)陣列中之各列和行可具有相關光學信號路徑或全光學旁路通道，諸如圖7中的全列波導等。如此，MCM 900中的組件可沿著兩垂直方向914而彼此通訊。這些光學信號路徑可相依(諸如多個直線匯流排，其可端對端耦合)，或可以是單一通訊匯流排的一部份(諸如環形線圈等)。而且，MCM 900的子組可具有甚至更高的連接。
需注意的是，MCM 900可具有較少的組件或其他組件。而且，可將兩或更多組件組合到單一組件內，及/或可改變一或多個組件的位置。
圖10為MCM 1000的實施例之方塊圖，其包括光學縱橫1012交換器。以橋接晶片1016將此交換器耦合至八個處理器1010，及處理器1010耦合至記憶體1014晶片(諸如快取記憶體等)的周圍。需注意的是，信號流經光學縱橫1012，然後，使用電鄰近通訊及/或光學鄰近通訊，橋接晶片1016分佈這些信號到處理器1010及記憶體1014。
需注意的是，MCM 1000可具有較少的組件或其他組件。而且，可將兩或更多組件組合到單一組件內，及/或可改變一或多個組件的位置。
在例示實施例中，可使用編碼技術和通訊通道之組合來達成目標頻寬容量。各個組態對一指定應用具有特有的優點。例如，使用電信號的時間域多工(諸如使用時間劃分多重存取等)，可將2.5Gbps通道資料傳送速率延長到40Gbps，及可使用光學信號的時間域多工達成大於100Gbps的資料傳送速率。如上述，可藉由使用密集波長劃分多工及/或粗略波長劃分多工的幾種此種通道之波長多工來達成大於1Tbps的資料傳送速率。另一選擇是，1Tbps的資料傳送速率係可藉由將1Gbps時間域已多工通道多工化成中等數目的SCM通道(如、32)，然後多工化這些通道到平行光纖(或波導)上或使用密集波長劃分多工來達成。
為了匹配使用鄰近通訊之MCM的高頻寬，高頻寬I/O技術可被用於通訊資料(諸如資料單元等)進及/或出MCM。光纖鏈路是其中一此種技術。圖11為MCM 1100的實施例之方塊圖，其包括使用電鄰近通訊及/或光學鄰近通訊而耦合至光學收發機之半導體晶粒1110和橋接晶片1112。需注意的是，光學收發機1114耦合至光學鏈路1116，諸如光纖等。在一些實施例中，這些光學鏈路1116可使用波長劃分多工，諸如密集波長劃分多工等。在一些實施例中，光學收發機1114和光學鏈路1116在MCM 1100外面。然而，在其他實施例中，光學收發機1114及/或光學鏈路1116在MCM 1100內部。
在一些實施例中，一或多個光學收發機1114可將使用一或多個光學鏈路1116所接收之光學信號轉換成電信號。可使用電鄰近通訊在MCM 1100內通訊這些信號。此外，一或多個光學收發機1114可將來自MCM 1100的電信號轉換成光學信號，此光學信號在一或多個光學鏈路1116上發送。需注意的是，收發機1114可包括轉換元件，諸如轉換元件440(圖4B)及/或轉換元件510(圖5)。
在一些實施例中，MCM包括一半導體晶粒和一或多個光學收發機。圖12圖示此，圖12為MCM 1200的實施例之方塊圖，MCM 1200包括使用電鄰近通訊及/或光學鄰近通訊而耦合至光學收發機1114之半導體晶粒1110-3和橋接晶片1112。需注意的是，光學收發機1114耦合至光學鏈路(未圖示)。
需注意的是，MCM 1100(圖11)及/或1200可包括較少的組件或其他組件。例如，一或多個光學收發機1114可整合至半導體晶粒1110(圖11)及/或1110-3上。而且，可將兩或更多組件組合成單一組件，及可改變一或多個組件的位置。
現在說明用以通訊信號之方法的實施例。圖13為用以通訊信號之處理1300的實施例之流程圖。在此方法期間，第二CM透過光學信號路徑從第一CM接收資料信號(1310)。接著，第三CM透過光學信號路徑從第二CM接收資料信號(1312)。需注意的是，諸如第一CM和第二CM或第二CM和第三CM等毗連CM被組配成經由電磁耦合式鄰近連接器，使用電鄰近通訊彼此通訊。
在處理器1300的一些實施例中，具有其他或較少的操作。而且，可改變操作的順序，及可將二或更多的操作組合成單一操作。
需注意的是，本發明可包括包含一或多個MCM及/或交換器之系統，一或多個MCM及/或交換器包括使用諸如電容耦合式鄰近連接器及/或光學鄰近連接器等電磁耦合式鄰近連接器來通訊信號之組件(諸如一或多個半導體晶粒等)。例如，圖14為電腦系統1400的實施例之方塊圖，電腦系統1400包括一或多個處理器1410(諸如一或多個處理器核心等)、通訊介面1412、使用者介面1414、及將這些組件耦合在一起之一或多個信號線1422。需注意的是，一或多個處理單元1410可支援平行處理及/或多執行緒操作，通訊介面1412可具有持久性通訊連接，及一或多個信號線1422可構成通訊匯流排。而且，使用者介面1414可包括一顯示器1416、鍵盤1418、及/或諸如滑鼠1420等指示器。
電腦系統1400可包括記憶體1424，其可包括高速隨機存取記憶體及/或非揮發性記憶體。尤其是，記憶體1424可包括：ROM，RAM、EPROM、EEPROM、FLASH、一或多個智慧卡、一或多個磁碟儲存裝置、及/或一或多個光學儲存裝置。記憶體1424可儲存一作業系統1426，諸如SOLARIS、LINUX、UNIX、OS X、或WINDOWS等，其包括用以處理執行硬體相依工作的各種基本系統服務之程序(或一組指令)。記憶體1424又可將程序(或一組指令)儲存在通訊模組1428中。通訊程序可被用於與一或多個電腦及/或伺服器通訊，包括位在相對電腦系統1400是遙遠的電腦及/或伺服器。
記憶體1424又包括一或多個程式模組(或幾組指令)1430。可以高階程序語言、物件導向程式化語言、及/或以組裝或機械語言來實施記憶體1424中之程式模組1430的指令。程式化語言可被編譯或解釋(即、可組配或組配)成由一或多個處理單元1410來執行。
電腦系統1400可包括一或多個巨集晶片1408(諸如一或多個MCM等)，其包括使用包含如先前實施例所說明之電鄰近通訊及/或光學鄰近通訊。儘管未圖示在電腦系統1400中，但是在一些實施例中，一或多個巨集晶片1408可耦合至一或多個網路介面電路(諸如一或多個光學收發機等)。
電腦系統1400可包括較少的組件或其他組件。而且，可將兩或更多組件組合成單一組件及/或可改變一或多個組件的位置。在一些實施例中，如技藝中所知一般，可以硬體多一點而以軟體少一點，或以硬體少一點而軟體多一點地實施電腦系統1400的功能。
雖然電腦系統1400被圖解成具有一些分離項目，但是圖140欲作為電腦系統1000所呈現的各種特徵之功能說明，而非當作此處所說明的實施例之結構概要圖。實際上，如精於本技藝之人士所明白一般，電腦系統1400的功能可被分佈在許多伺服器或電腦上，各群伺服器或電腦執行特定功能子組。在一些實施例中，可以一或多個應用特定積體電路(ASIC)及/或一或多個數位信號處理器(DSP)來實施電腦系統1400的一些或全部功能。
上述本發明的實施例說明只為了圖解說明。它們並不用於將本發明侷限於所揭示的形式。因此，精於本技藝之人士將容易有許多修正和改變。另外，上述揭示並不用於限制本發明。本發明的範疇係由附錄於後的申請專利範圍所定義。
100．．．多重晶片模組
110-1．．．半導體晶粒
110-2．．．半導體晶粒
112-1．．．半導體晶粒
112-2．．．半導體晶粒
112-3．．．半導體晶粒
112-4．．．半導體晶粒
112-5．．．半導體晶粒
112-6．．．半導體晶粒
114-1．．．半導體晶粒
114-2．．．半導體晶粒
114-3．．．半導體晶粒
114-4．．．半導體晶粒
116-1．．．橋接晶片
116-2．．．橋接晶片
116-3．．．橋接晶片
116-4．．．橋接晶片
116-5．．．橋接晶片
116-6．．．橋接晶片
116-7．．．橋接晶片
116-8．．．橋接晶片
130．．．多重晶片模組
200．．．裝置
210-1．．．半導體晶粒
210-2．．．半導體晶粒
210-3．．．半導體晶粒
212-1．．．鄰近連接器
212-2．．．鄰近連接器
212-3．．．鄰近連接器
212-4．．．鄰近連接器
212-5．．．鄰近連接器
214-1．．．第一間距
214-2．．．第二間距
216．．．第一方向
218．．．第二方向
300．．．系統
308-1．．．表面
308-2．．．表面
310-1．．．發送電路
310-2．．．發送電路
312-1．．．接收電路
312-2．．．接收電路
314．．．校直不當
400．．．多重晶片模組
410-1．．．半導體晶粒
410-2．．．半導體晶粒
410-3．．．半導體晶粒
410-4．．．半導體晶粒
412-1．．．波導
412-2．．．波導
412-3．．．波導
412-4．．．波導
414-1．．．轉換元件
414-2．．．轉換元件
416-1．．．邏輯電路
416-2．．．邏輯電路
418-1．．．光學鄰近連接器
418-2．．．光學鄰近連接器
418-3．．．光學鄰近連接器
430．．．多重晶片模組
440-1．．．轉換元件
440-2．．．轉換元件
440-3．．．轉換元件
440-4．．．轉換元件
442-1．．．鄰近連接器
442-2．．．鄰近連接器
442-3．．．鄰近連接器
500．．．實施例
510．．．轉換元件
512．．．電信號
514．．．光學信號
516．．．調變控制
518．．．光學源
600．．．裝置
610．．．半導體晶粒
612．．．電路
614-1．．．波導
614-2．．．波導
616-1．．．轉換元件
616-2．．．轉換元件
616-3．．．轉換元件
616-4．．．轉換元件
616-5．．．轉換元件
616-6．．．轉換元件
616-7．．．轉換元件
616-8．．．轉換元件
618-1．．．信號線
618-2．．．信號線
630．．．裝置
640．．．半導體晶粒
642-1．．．電路
642-2．．．電路
642-3．．．電路
642-4．．．電路
700．．．多重晶片模組
710-1．．．橋接晶片
710-2．．．橋接晶片
710-3．．．橋接晶片
710-4．．．橋接晶片
710-5．．．橋接晶片
710-6．．．橋接晶片
712．．．波導
714-1．．．半導體晶粒
714-2．．．半導體晶粒
714-3．．．半導體晶粒
714-4．．．半導體晶粒
800．．．多重晶片模組
810-1．．．處理器核心
810-N．．．處理器核心
812-1．．．處理器核心
812-N．．．處理器核心
814-1．．．光學鄰近介面
814-2．．．光學鄰近介面
816．．．光學鏈路
900．．．多重晶片模組
910-1．．．處理器
910-2．．．處理器
910-3．．．處理器
910-4．．．處理器
910-5．．．處理器
910-6．．．處理器
910-7．．．處理器
910-8．．．處理器
910-9．．．處理器
910-10．．．處理器
910-11．．．處理器
910-12．．．處理器
910-13．．．處理器
910-14．．．處理器
910-15．．．處理器
910-16．．．處理器
910-17．．．處理器
910-18．．．處理器
912-1．．．記憶體
912-2．．．記憶體
912-3．．．記憶體
912-4．．．記憶體
912-5．．．記憶體
912-6．．．記憶體
912-7．．．記憶體
912-8．．．記憶體
912-9．．．記憶體
912-10．．．記憶體
912-11．．．記憶體
912-12．．．記憶體
912-13．．．記憶體
912-14．．．記憶體
912-15．．．記憶體
912-16．．．記憶體
912-17．．．記憶體
912-18．．．記憶體
914-1．．．方向
914-2．．．方向
1000．．．多重晶片模組
1010-1．．．處理器
1010-2．．．處理器
1010-3．．．處理器
1010-4．．．處理器
1010-5．．．處理器
1010-6．．．處理器
1010-7．．．處理器
1010-8．．．處理器
1012．．．光學縱橫
1014-1．．．記憶體
1014-2．．．記憶體
1014-3．．．記憶體
1014-4．．．記憶體
1014-5．．．記憶體
1014-6．．．記憶體
1014-7．．．記憶體
1014-8．．．記憶體
1014-9．．．記憶體
1014-10．．．記憶體
1014-11．．．記憶體
1014-12．．．記憶體
1016-1．．．橋接晶片
1016-2．．．橋接晶片
1016-3．．．橋接晶片
1016-4．．．橋接晶片
1016-5．．．橋接晶片
1016-6．．．橋接晶片
1016-7．．．橋接晶片
1016-8．．．橋接晶片
1016-9．．．橋接晶片
1016-10．．．橋接晶片
1016-11．．．橋接晶片
1016-12．．．橋接晶片
1100．．．多重晶片模組
1110-1．．．半導體晶粒
1110-2．．．半導體晶粒
1110-3．．．半導體晶粒
1112-1．．．橋接晶片
1112-2．．．橋接晶片
1112-3．．．橋接晶片
1112-4．．．橋接晶片
1112-5．．．橋接晶片
1112-6．．．橋接晶片
1112-7．．．橋接晶片
1114-1．．．光學收發機
1114-2．．．光學收發機
1114-3．．．光學收發機
1114-4．．．光學收發機
1114-5．．．光學收發機
1116-1．．．光學鏈路
1116-2．．．光學鏈路
1200．．．多重晶片模組
1300．．．處理
1400．．．電腦系統
1408．．．巨集晶片
1410．．．處理器
1412．．．通訊介面
1414．．．使用者介面
1416．．．顯示器
1418．．．鍵盤
1420．．．指示器
1422．．．信號線
1424．．．記憶體
1426．．．作業系統
1428．．．通訊模組
1430．．．程式模組
圖1A為根據本發明的實施例之多晶片模組的方塊圖。
圖1B為根據本發明的實施例之多晶片模組的方塊圖。
圖2為根據本發明的實施例之包括鄰近連接器的裝置之方塊圖。
圖3為根據本發明的實施例之包括使用鄰近通訊來通訊的半導體晶粒之系統的方塊圖。
圖4A為根據本發明的實施例之多晶片模組的方塊圖。
圖4B為根據本發明的實施例之多晶片模組的方塊圖。
圖5為根據本發明的實施例之轉換元件的方塊圖。
圖6A為根據本發明的實施例之包括晶片上光學通訊的裝置之方塊圖。
圖6B為根據本發明的實施例之包括晶片上光學通訊的裝置之方塊圖。
圖7為根據本發明的實施例之多晶片模組的方塊圖。
圖8為根據本發明的實施例之多晶片模組的方塊圖。
圖9為根據本發明的實施例之多晶片模組的方塊圖。
圖10為根據本發明的實施例之多晶片模組的方塊圖。
圖11為根據本發明的實施例之多晶片模組的方塊圖。
圖12為根據本發明的實施例之多晶片模組的方塊圖。
圖13為根據本發明的實施例之通訊信號的處理之流程圖。
圖14為根據本發明的實施例之電腦系統的方塊圖。
需注意的是，相同的參考號碼意指全部圖式中的對應部分。
100．．．多重晶片模組
110-1．．．半導體晶粒
110-2．．．半導體晶粒
112-1．．．半導體晶粒
112-2．．．半導體晶粒
112-3．．．半導體晶粒
112-4．．．半導體晶粒
112-5．．．半導體晶粒
112-6．．．半導體晶粒

Claims (20)

  1. 一種系統，包含一晶片模組(CM)陣列，其中該陣列包括：一第一CM；一第二CM，耦合至該第一CM；及一第三CM，耦合至該第二CM，其中該第一CM、該第二CM、和該第三CM中的一指定CM包括一半導體晶粒，該半導體晶粒被組配成使用鄰近連接器，經由電磁耦合式鄰近通訊與其他CM通訊資料信號；其中該等鄰近連接器鄰近該半導體晶粒的一表面；其中該第一CM和該第三CM被組配成經由一光學信號路徑，透過該第二CM將光學信號彼此光學式通訊；及其中該第二CM包括至少一個偵測元件，其將在該光學信號路徑中該光學信號的一部分轉換成電信號並且使用該電信號以決定在該光學信號路徑中正被發送的信號是否要在該第二CM中處理，若是，在該第二CM中該偵測元件將該光學信號的剩下部分轉換成電信號並且該第二CM中的一處理元件處理該電信號；及若不是，該偵測元件允許該光學信號的剩下部分通過該光學路徑而不修改。
  2. 根據申請專利範圍第1項之系統，其中該光學信號路徑包括該第一CM和該第二CM之間的光學通訊、經由該第二CM的光學通訊、及該第二CM和該第三CM之間 的光學通訊。
  3. 根據申請專利範圍第1項之系統，其中經由該第二CM的該光學通訊發生，卻沒有與該等光學信號相關連的電信號之中間處理。
  4. 根據申請專利範圍第1項之系統，其中該光學路徑包括一全光學旁路通道。
  5. 根據申請專利範圍第1項之系統，其中該電磁耦合式鄰近通訊包括電容鄰近通訊、電感鄰近通訊、導電鄰近通訊、或光學鄰近通訊。
  6. 根據申請專利範圍第1項之系統，其中經由該第二CM的該光學信號路徑包括光域中的放大。
  7. 根據申請專利範圍第1項之系統，其中該等鄰近連接器包括光學耦合元件。
  8. 根據申請專利範圍第7項之系統，其中光學耦合元件包括一透鏡、一繞射光柵、或一鏡子。
  9. 根據申請專利範圍第1項之系統，其中該電磁耦合式鄰近通訊包括漸逝耦合。
  10. 根據申請專利範圍第1項之系統，其中該光學信號路徑有助於第一方向中的通訊，而一第二光學信號路徑有助於第二方向中的通訊。
  11. 根據申請專利範圍第10項之系統，其中該第一方向和該第二方向實質上垂直。
  12. 根據申請專利範圍第1項之系統，其中該光學信號路徑被組配用於該等CM之間的資訊之雙向通訊。
  13. 根據申請專利範圍第1項之系統，其中該第一CM的該表面面向該第二CM的該表面，使得該第一CM上的鄰近連接器耦合至該第二CM上的鄰近連接器，藉以有助於該第一CM和該第二CM之間的該電磁耦合式鄰近通訊。
  14. 根據申請專利範圍第1項之系統，其中透過一橋式組件將該第一CM上的鄰近連接器耦合至該第二CM上的鄰近連接器，藉以有助於該第一CM和該第二CM之間的該電磁耦合式鄰近通訊。
  15. 根據申請專利範圍第1項之系統，其中該指定CM中之該等鄰近連接器鄰近於該半導體晶粒的一角落。
  16. 根據申請專利範圍第1項之系統，其中該指定CM中之該等鄰近連接器鄰近於該半導體晶粒的一側邊。
  17. 根據申請專利範圍第1項之系統，其中該指定CM包括一第一轉換元件，被組配成將電信號轉換成光學信號；及一第二轉換元件，被組配成將該等光學信號轉換成該等電信號。
  18. 根據申請專利範圍第1項之系統，其中該指定CM包括一插入去除元件(add-drop element)，被組配成將該等光學信號插入到該光學信號路徑上、從該光學信號路徑去除該等光學信號、或使該等光學信號能夠通過該指定CM。
  19. 一種通訊資料信號之方法，包含：透過一光學信號路徑，在一第二CM接收來自一第一 CM的光學資料信號；及透過該光學信號路徑，在一第三CM接收來自該第二CM的光學資料信號，其中諸如該第一CM和該第二CM或該第二CM和該第三CM等該相鄰CM被組配成經由電磁耦合式鄰近連接器，使用電磁鄰近通訊彼此通訊，且其中在該第三CM接收來自該第二CM的一些或全部的該光學資料信號從該第一CM遞送；在該第二CM中，將在該光學信號路徑中該光學資料信號的一部分轉換成電信號並且使用該電信號以決定在該光學信號路徑中正被發送的該光學資料信號是否要在該第二CM中處理，若是，將該光學資料信號的剩下部分轉換成電信號並且處理在該第二CM中的該電信號；及若不是，允許該光學資料信號的剩下部分通過該光學信號路徑至該第三CM而不修改。
  20. 一種電腦系統，包含：一處理器；一記憶體；一第一CM；一第二CM，耦合至該第一CM；及一第三CM，耦合至該第二CM，其中該第一CM、該第二CM、和該第三CM中的一指定CM包括一半導體晶粒，該半導體晶粒被組配成經由電磁耦合式鄰近通訊與其他CM通訊資料信號； 其中該等鄰近連接器鄰近該半導體晶粒的一表面；及其中該第一CM和該第三CM被組配成經由一光學信號路徑，透過該第二CM將光學信號彼此光學式通訊；及其中該第二CM包括至少一個偵測元件，其將在該光學信號路徑中該光學信號的一部分轉換成電信號並且使用該電信號以決定在該光學信號路徑中正被發送的信號是否要在該第二CM中處理，若是，在該第二CM中該偵測元件將該光學信號的剩下部分轉換成電信號並且該第二CM中的一處理元件處理該電信號；及若不是，該偵測元件允許該光學信號的剩下部分通過該光學路徑而不修改。
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