[发明专利]光学接口堆叠存储器及相关方法和系统

说明书

描述了一种存储器设备。所述存储器设备包括多个堆叠的存储器层，其中，所述多个堆叠的存储器层中的每一个存储器层包括多个存储器单元。所述存储器设备还包括光学晶片，所述光学晶片接合到所述多个堆叠的存储器层并且通过一个或多个互连件与堆叠的存储器层电通信。所述光学晶片包括光学收发器和存储器控制器，所述存储器控制器被配置为控制堆叠的存储器层的读取操作和/或写入操作。所述光学晶片可以位于所述多个堆叠的存储器层的一端。所述一个或多个互连件可以包括一个或多个穿硅通孔(TSV)。所述多个存储器单元可以包括多个固态存储器单元。本文描述的存储器设备可实现用于将逻辑单元与存储器设备连接的全对全架构、点对多点架构和环形架构。

相关申请

本申请要求于2018年5月17日提交的名称为“OPTICALLY INTERFACED STACKEDMEMORIES AND RELATED METHODS AND SYSTEMS”的美国临时专利申请No.62/673,046根据35U.S.C.§119(e)的权益，该美国临时专利申请通过引用整体地并入本文，并且要求于2018年6月4日提交的名称为“OPTICALLY INTERFACED STACKED MEMORIES AND RELATEDSYSTEMS AND METHODS”的美国临时专利申请No.62/680,195根据35U.S.C.§119(e)的权益，该美国临时专利申请通过引用整体地并入本文。

背景技术

计算机系统包括用于存储数据和机器代码的随机存取存储器(RAM)。RAM通常是易失性存储器，使得所存储的信息在断电时丢失。在现代实现中，RAM采取集成电路的形式。每个集成电路包括多个RAM单元。

动态随机存取存储器(DRAM)是一种特殊类型的RAM，其以电荷的形式在集成电路的电容器内存储数据位。例如，经放电的电容器可表示0并且经充电的电容器可表示1。与其他类型的RAM相比，DRAM的优势在于每个单元都使用单个晶体管和一个电容器来实现，而静态随机存取存储器(SRAM)中有四个或六个晶体管。缺点是电容器的电荷随着时间的推移而泄漏。因此，DRAM需要用于周期性地刷新其电容器的状态的电路。

为了能够访问存储的数据和机器代码，RAM被安置为与处理器进行电通信。通常，这些电通信被实现为形成在设置有RAM和处理器的基板上的金属迹线。

发明内容

一些实施例涉及一种存储器设备，该存储器设备包括多个堆叠的存储器层以及光学晶片(die)，所述多个堆叠的存储器层中的每一个存储器层包括多个存储器单元，所述光学晶片接合到所述多个堆叠的存储器层并且通过一个或多个互连件与所述多个堆叠的存储器层中的至少一个存储器层电通信。所述光学晶片包括光学收发器和存储器控制器，所述存储器控制器被配置为控制所述多个堆叠的存储器层中的所述至少一个存储器层的读取操作和/或写入操作。

所述一个或多个互连件可以包括一个或多个穿硅通孔(TSV)。

所述光学晶片还可以包括与所述一个或多个TSV电通信的一个或多个焊盘。

所述存储器控制器可以包括至少一个逻辑元件。

所述多个存储器单元可以包括多个固态存储器单元。

所述光学晶片可以位于所述多个堆叠的存储器层的一端。

所述光学晶片还可以包括被布置为将光纤边缘耦接到所述光学收发器的光学耦合器。

所述光学耦合器可以包括V形槽或光栅耦合器。

所述光学收发器可以被配置为执行波分复用(WDM)。

所述多个堆叠的存储器层可以以三维(3D)配置彼此堆叠。

所述光学收发器可以包括至少一个光检测器和至少一个光调制器。

所述光学晶片可以3D接合到所述多个堆叠的存储器层。