TWI690114B - 用於傳送電磁波信號之波導及用於包含該波導的晶片對晶片介面裝置 - Google Patents

用於傳送電磁波信號之波導及用於包含該波導的晶片對晶片介面裝置 Download PDF

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Abstract

本發明係關於一種用於傳送電磁波信號之波導及一種用於包含該波導的晶片對晶片介面裝置。根據本發明之一個態樣，提供一種用於傳送電磁波信號之波導，其包含：一介電質部件；以及一導體部件，其環繞該介電質部件之至少一部分，其中具有為一相對較高頻帶的一第一頻帶之一信號經由該介電質部件傳送，且具有為一相對較低頻帶的一第二頻帶之一信號經由該導體部件傳送。

Description

用於傳送電磁波信號之波導及用於包含該波導的晶片對晶片介面裝置
發明領域 本發明係關於一種用於傳送電磁波信號之波導及一種用於包含該波導的晶片對晶片介面裝置。
發明背景 隨著資料訊務快速增大，連接積體電路之I/O匯流排的資料傳送/接收速度亦正快速增大。過去幾十年來，具有高成本及功率效益之基於導體的互連件(例如，銅線)已廣泛地應用於有線通信系統。然而，此類基於導體之互連件由於由電磁感應引起之集膚效應而在頻道頻寬上具有固有侷限性。
同時，具有高資料傳送/接收速度的基於光學件之互連件已被引入，且廣泛地用作基於導體之互連件的替代物。然而，基於光學件之互連件具有侷限性，原因在於由於其安裝及維護成本極高而無法完全替換基於導體之互連件。
最近，已引入一種新類型互連件，其包含呈纖芯之形式的介電質部件及呈環繞該介電質部件之薄包層之形式的導體部件。由於該新型互連件(所謂的e管(e-tube))具有金屬及介電質兩者之優點，因此其具有高成本及功率效益，且能夠實現短程內的高速資料通信。因此，其已作為可在晶片對晶片通信中採用之互連件引起關注。
就此而言，本發明人呈現用於使用晶片對晶片介面裝置(包括e管)中之單一波導來有效地傳送具有各種頻帶之電磁波信號的技術。
發明概要 本發明之一個目標係解決所有上文所描述問題。
本發明之另一目標係藉由提供包含介電質部件及環繞該介電質部件之至少一部分之導體部件的波導來使用單一波導有效地傳送具有各種頻帶的電磁波信號，其中具有為相對較高頻帶的第一頻帶之信號經由介電質部件傳送，且具有為相對較低頻帶的第二頻帶之信號經由導體部件傳送。
根據本發明之一個態樣，為實現如上文所描述之目標，提供用於傳送電磁波信號之波導，其包含：介電質部件；以及導體部件，其環繞該介電質部件之至少一部分，其中具有為相對較高頻帶的第一頻帶之信號經由介電質部件傳送，且具有為相對較低頻帶的第二頻帶之信號經由導體部件傳送。
另外，根據本發明之另一態樣，提供晶片對晶片介面裝置，其包含：波導；以及微帶電路，其耦接至該波導，其中該微帶電路分別將經由介電質部件傳送的具有第一頻帶之信號及經由導體部件傳送的具有第二頻帶之信號傳送至介電質部件及導體部件。
此外，另外提供實施本發明之其他波導。
根據本發明，具有各種頻帶的電磁波信號可使用單一波導而有效地傳送。
根據本發明，經由波導之介電質部件傳送的具有第一頻帶之信號與經由波導之導體部件傳送的具有第二頻帶之信號之間的干擾可降至最低。
較佳實施例之詳細說明 在本發明之以下詳細描述中，參看以說明方式展示可實踐本發明之特定實施例的隨附圖式。足夠詳細地描述此等實施例，以使熟習此項技術者能夠實踐本發明。應理解，本發明之各種實施例儘管彼此不同，但不一定係相互排他性的。舉例而言，本文中所描述之具體形狀、結構及特性可實施為自一個實施例修改成另一實施例，而不會背離本發明之精神及範疇。此外，應理解，亦可在不背離本發明之精神及範疇的情況下修改所揭示實施例中之各者內之個別元件的位置或配置。因此，以下詳細描述不應被視為限制性意義，且若加以適當地描述，則本發明之範疇僅受所附申請專利範圍連同其所有等效物限制。在圖式中，相同參看標號貫穿若干視圖指相同或類似功能。
在下文中，將參看隨附圖式詳細描述本發明之較佳實施例，以使得熟習此項技術者能夠易於實施本發明。 晶片對晶片介面裝置之組態
圖1在概念上展示根據本發明之一個實施例的與雙埠網路互連之晶片對晶片介面裝置的組態。
參看圖1，根據本發明之一個實施例的晶片對晶片介面裝置可包含：波導100，其係用於傳送兩個晶片(未展示)之間的電磁波信號(例如，資料通信)的互連構件，兩個晶片各自存在於兩個實體上分離的板(未展示)中或存在於單一板(未展示)中；及微帶電路200a、微帶電路200b，其係用於將信號自兩個晶片傳送至波導100 (或反之亦然)之構件。應理解，本文中所描述之晶片不僅在傳統意義上表示各自包含數個半導體(諸如，電晶體或類似者)之電子電路組件，而且在其最廣泛意義上涵蓋可彼此交換電磁波信號之所有類型的組件或元件。
根據本發明之一個實施例，由第一晶片產生之信號可由饋送線(圖3中之210)或包括於第一微帶電路200a中之探針傳播，且可如同在第一微帶電路200a與波導100之間的阻抗不連續表面處傳送或經由實體連接線(圖3中之220)而遞送一樣，經由波導100而傳送至第二晶片。
另外，根據本發明之一個實施例，經由波導100傳送之信號可如同在波導100與第二微帶電路200b之間的阻抗不連續表面處傳送或經由實體連接線遞送一樣，經由第二微帶電路200b而傳送至第二晶片。 波導之組態
在下文中，將論述對於實施本發明及其各別組件之功能至關重要之波導100的內部組態。
圖2A及圖2B例示性地展示根據本發明之一個實施例之波導的組態。
參看圖2A及圖2B，根據本發明之一個實施例的波導100可包含介電質部件110及環繞介電質部件110之至少一部分的導體部件120。另外，根據本發明之一個實施例，具有為相對較高頻帶的第一頻帶之信號可經由介電質部件110傳送，且具有為相對較低頻帶的第二頻帶之信號或直流(DC)信號可經由導體部件120傳送。
具體言之，根據本發明之一個實施例，介電質部件110可包含具有不同電容率的兩個或多於兩個介電質。舉例而言，根據本發明之一個實施例的介電質部件110可包含具有不同電容率的第一介電質111及第二介電質112。
更具體言之，根據本發明之一個實施例，第二介電質112可經形成以環繞第一介電質111之至少一部分。即，第二介電質112可環繞第一介電質111之全部或一部分。舉例而言，如自沿垂直於波導100之長度的方向切割的橫截面所見，第一介電質111可呈圓形纖芯之形式，且第二介電質112及導體部件120可呈環形包層之形式，如圖2A中所展示。作為另一實例，如自沿垂直於波導100之長度的方向切割的橫截面所見，第一介電質111可呈矩形纖芯之形式，而第二介電質112可呈環繞第一介電質111之至少一部分之矩形包層的形式，且導體部件120可呈環繞第二介電質112之至少一部分之矩形包層的形式，如圖2B中所展示。
同時，在圖2A及圖2B的實施例中，根據本發明之一個實施例，第一介電質111、第二介電質112及導體部件120的中心軸線可彼此重合。
同時，根據本發明之一個實施例，導體部件120可由具有導電性的材料組成。舉例而言，根據本發明之一個實施例的導體部件120可由傳統上廣泛使用之金屬材料(諸如，銅(Cu))組成或可由非金屬材料(諸如，石墨烯)組成。
然而，應注意，根據本發明之波導100的內部組態或形狀不一定限於上文所提及的內部組態或形狀，且可不受限制地改變，只要可實現本發明之目標即可。
同時，根據本發明之一個實施例，第一介電質111之電容率可大於或小於第二介電質112之電容率。更具體言之，根據本發明之一個實施例，具有不同電容率之第一介電質111與第二介電質112可用以大幅度降低經由波導100根據信號傳送頻道之頻率改變而發生之群延遲的改變程度。
舉例而言，第一介電質111可由具有約2.0之介電常數的鐵氟龍(teflon)組成，且第二介電質112可由具有約1.2之介電常數的聚乙烯組成。另外，作為另一實例，第一介電質111可由具有約1.0之介電常數的空氣組成，且第二介電質112可由具有約2.0之介電常數的鐵氟龍組成。相反，第一介電質111可由鐵氟龍組成且第二介電質112可由空氣組成。
因此，根據本發明之一個實施例，經由介電質部件110傳送之信號(亦即，電磁波)可沿具有不同電容率之第一介電質111與第二介電質112之間的邊界或沿第二介電質112與導體部件120之間的邊界導引。
儘管未在圖式中展示，但根據本發明之一個實施例，兩個或多於兩個波導100 (亦即，各自包含第一介電質111、第二介電質112及導體部件120的兩個或多於兩個波導100)可耦接於預定配置中以形成集束，且包括於集束中之兩個或多於兩個波導100可用以分別經由不同信號傳送頻道傳送信號。
儘管上文主要描述了根據本發明的包括於波導中之介電質部件110由具有不同電容率之兩個介電質(亦即，第一介電質111及第二介電質112)組成，但應注意，根據本發明的波導之介電質部件的組態不一定限於以上描述，且可不受限制地改變，只要實現本發明之目標或效果即可。舉例而言，根據本發明之另一實施例的波導之介電質部件可包含三個或大於三個具有不同電容率的介電質。
儘管已在上文詳細描述包括於根據本發明之一個實施例之波導中的組件之細節或參數，但應注意，根據本發明之微帶電路的組態不一定限於上文所提及之組態，且可不受限制地改變，只要可實現本發明之目標或效果即可。
同時，如上文所簡要提及，根據本發明之一個實施例，經由介電質部件110傳送的信號之頻率可不同於經由導體部件120傳送的信號之頻率。具體言之，根據本發明之一個實施例，具有為相對較高頻帶的第一頻帶之信號可經由介電質部件110傳送，且具有為相對較低頻帶的第二頻帶之信號或DC信號可經由導體部件120傳送。另外，根據本發明之一個實施例，電力傳送可經由導體部件120進行。此處，根據本發明之一個實施例，導體部件120對應於基於導體之互連件(例如，銅線)，該基於導體之互連件通常廣泛使用，且可充當傳送媒介，在傳送具有頻帶之信號(不受由電磁感應引起之集膚效應影響，亦即，具有相對較低頻帶之信號或DC信號)方面仍具有極佳效能。
同時，根據本發明之另一實施例，波導可包含傳送具有不同頻帶之信號的兩個或多於兩個導體部件。舉例而言，根據本發明之另一實施例的波導可包含第一導體部件及第二導體部件，具有不同頻帶的2-1頻帶信號及2-2頻帶信號分別經由該第一導體部件及該第二導體部件傳送。此處，2-1頻帶及2-2頻帶可低於第一頻帶，該第一頻帶為經由介電質部件傳送之信號的頻帶。
圖3例示性地展示根據本發明之一個實施例的其中耦接有微帶電路及波導的組態。
參看圖3，可指定對應於發生於微帶電路200與波導100之間的阻抗不連續表面中之轉變的第一信號傳送頻道，且可指定對應於實體連接微帶電路200及波導100之導體部件120之線的第二信號傳送頻道。根據本發明之一個實施例，具有為相對較高頻帶的第一頻帶之信號可經由第一信號傳送頻道傳送，且具有為相對較低頻帶的第二頻帶之信號或DC信號可經由第二信號傳送頻道傳送。
在圖3的實施例中，第一信號傳送頻道之輸入埠及輸出埠將分別被稱作埠1(圖3中之埠1)及埠2(圖3中之埠2)，同時第二信號傳送頻道之輸入埠及輸出埠將分別被稱作埠3(圖3中之埠3)及埠4(圖3中之埠4)。
同時，儘管圖3之實施例中描述了微帶電路與波導彼此平行耦接，但根據本發明之耦接結構不一定限於此。應注意，微帶電路與波導可彼此垂直耦接或以其他方向耦接，只要可實現本發明之目標即可。
圖4A及圖4B例示性地展示根據本發明之一個實施例的微帶電路與波導之間的信號傳送頻道的頻率特性。
首先，參看圖4A，在經由導體部件112之第二信號傳送頻道中，信號之正向傳送係數(亦即，圖3之實施例中的S(埠4、埠3))在相對較低頻帶中為高。因此，可看出在相對較低頻帶中，信號損耗小且信號傳送效能極佳。
接著，參看圖4B，在經由導體部件120之第二信號傳送頻道的輸入埠(亦即，埠3)與經由介電質部件110之第一信號傳送頻道的輸出埠(亦即，埠2)之間，信號的正向傳送係數(亦即，圖3之實施例中的S(埠2、埠3))遍及所有頻帶小至-50 dB或以下。具體地說，正向傳送係數在相對較低頻帶中小得多。因此，可看出經由第二信號傳送頻道(其經由導體部件120)傳送的信號(亦即，具有相對較低頻帶的信號或DC信號)對經由第一信號傳送頻道(其經由介電質部件110)傳送的信號(亦即，具有相對較高頻帶的信號)的影響極小。
儘管已根據具體項目(諸如，詳細元件)以及有限實施例及圖式描述本發明，但僅提供以上各者以輔助對本發明之更一般理解，且本發明不限於以上實施例。熟習本發明所涉及之技術者應瞭解，可自上述描述進行各種修改及改變。
因此，本發明之精神不應限於上文所描述之實施例，且所附申請專利範圍及其等效物之完整範疇將屬於本發明之範疇及精神內。
100‧‧‧波導110‧‧‧介電質部件111‧‧‧第一介電質112‧‧‧第二介電質120‧‧‧導體部件200‧‧‧微帶電路200a‧‧‧第一微帶電路200b‧‧‧第二微帶電路210‧‧‧饋送線220‧‧‧實體連接線
圖1在概念上展示根據本發明之一個實施例的與雙埠網路互連之晶片對晶片介面裝置的組態。 圖2A及圖2B例示性地展示根據本發明之一個實施例之波導的組態。 圖3例示性地展示根據本發明之一個實施例的其中耦接有微帶電路及波導的組態。 圖4A及圖4B例示性地展示根據本發明之一個實施例的微帶電路與波導之間的信號傳送頻道的頻率特性。
100‧‧‧波導
110‧‧‧介電質部件
120‧‧‧導體部件
200‧‧‧微帶電路
210‧‧‧饋送線
220‧‧‧實體連接線

Claims (7)

  1. 一種晶片對晶片介面裝置，其包含：一用於傳送電磁波信號之波導；以及一耦接至該波導之微帶電路，其中該波導包含一介電質部件及一環繞該介電質部件之至少一部份之導體部件，其中為一相對較高頻帶的一第一頻帶之一信號係透過該介電質部件傳送，且為一相對較低頻帶的一第二頻帶之一信號係透過該導體部件傳送，其中該微帶電路將擬透過該介電質部件傳送的該第一頻帶之該信號，及將擬透過該導體部件傳送的該第二頻帶之該信號，分別傳送至該介電質部件及該導體部件，及其中該第一頻帶之該信號係透過發生於該波導與該微帶電路之間的一不連續表面中的一轉變而傳送，且該第二頻帶之該信號係透過該波導與該微帶電路之間的一實體連接線而傳送。
  2. 如請求項1之晶片對晶片介面裝置，其中一直流(DC)信號係透過該導體部件傳送。
  3. 如請求項1之晶片對晶片介面裝置，其中該介電質部件包含具有不同電容率之兩個或多於兩個介電質。
  4. 如請求項3之晶片對晶片介面裝置，其中該等兩個或多於兩個介電質包含一第一介電質及一第二介電質，且該第二介電質環繞該第一介電質之至少一部份。
  5. 如請求項1之晶片對晶片介面裝置，其中透過該介電質部件傳送之一信號係沿著該介電質部件與該導體部件之間的一邊界導引。
  6. 如請求項1之晶片對晶片介面裝置，其中經由該介電質部件之一信號傳送頻道與經由該導體部件之一信號傳送頻道之間的干擾不超過一預定位準。
  7. 如請求項1之晶片對晶片介面裝置，其中該導體部件包含兩個或多於兩個導體部件，具有兩個或多於兩個不同頻帶之信號分別透過該等兩個或多於兩個導體部件而傳送，且該等兩個或多於兩個不同頻帶低於該第一頻帶。
TW106110295A 2016-03-28 2017-03-28 用於傳送電磁波信號之波導及用於包含該波導的晶片對晶片介面裝置 TWI690114B (zh)

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