[发明专利]多芯片封装之内的现场可配置光交换机实施

说明书

公开了一种包括光管芯的集成电路(IC)封装，所述光管芯包括可配置光交换机。可配置光交换机包括操作性耦合到一个或多个光收发器的光交换机。光连接器包括至少一个封装外光端口。至少一个封装外光端口操作性耦合到可配置光交换机。可配置光交换机用于将一个或多个封装外光端口中的至少一个上的光信号传递到一个或多个光收发器中的至少一个，并且包括电子电路的IC管芯操作性耦合到一个或多个光收发器。

政府权益声明

本发明依据DARPA授予的协议No.HR0011-19-3-0003，在美国政府支持下作出。政府拥有本发明的某些权利。

背景技术

光子行业近年来得到了显著增长，这部分是因为因特网服务提供商和基于云端的数据中心广泛采用了长距离光纤通信。基于光纤的数据通信相对于传统基于铜的数据通信优势在于大大增加的长程带宽和显著更低的每比特能量。由于可实现的光学带宽可以显著大于基于铜的电子信号带宽，光通信的大型用户对扩展其光网络带宽能力有着不断增长的需求。

光互连也是高性能计算装置中的目标，如Facebook和Microsoft Co-PackagedOptics(CPO)协作倡议针对数据中心处理功能所主张的那样。由于每差分对每秒大约112吉比特(Gbs)的封装和PCB(印刷电路板)互连限制，尤其是如果考虑适中的底板互连，电气I/O(输入/输出)具有现实的带宽限制。由于需要保持受控的阻抗路由，差分对消耗显著的封装和PCB面积。结果，可能会限制高性能计算封装可用的带宽密度，因此这可能成为计算性能的瓶颈。光I/O不会带来像电气I/O那样相同的带宽瓶颈限制。另外，实现光子部件的更低功耗光接口正在出现，以实现高带宽高密度接口。同时，小芯片和贴片形式的更大数量的光子器件正被封装到单个封装中，以实现更高效率和更低接口延迟。结果，用于光电和光子芯片的多芯片封装(MCP)正越来越多地出现，并且在光数据网络和更近期的高性能计算互连中实施。用于增大数据带宽、封装周边边缘带宽密度和更低功耗的方案包括增大通往光子MCP的光纤连接的数量和密度。MCP部件设计者必须要提供实用或经济的手段来支持不同的互连带宽连接性配置，而无需连续增加更多光I/O。当前，通往MCP之内的光子芯片或在其间的高密度光纤配置不是现场可配置的。一旦实例化，连接两个或更多个部件的光纤分配可能无法更改以满足动态带宽和信号流量路由的需求。对于MCP中包括的专用集成电路而言，这可能是尤其麻烦的。需要一种更灵活的方案以能够实现通往光MCP之内光子芯片上端口的光纤分配的动态路由，以满足动态带宽需求并维持MCP的最优性能。

附图说明

图1A示出了根据本公开一些实施例的光交换多芯片封装(OSMCP)的第一实施例的x-y平面中的平面图。

图1B示出了根据本公开一些实施例的OSMCP的第二实施例的x-y平面中的平面图。

图1C示出了根据本公开一些实施例的OSMCP的第三实施例的x-y平面中的平面图。

图1D示出了根据本公开一些实施例的OSMCP的第四实施例的x-y平面中的平面图。

图2示出了根据本公开一些实施例的包括光通信的OSMCP的多个实例(instantiation)的示范性平台。

图3示出了根据本公开一些实施例的用于包括控制器OSMCP的计算节点之内的带宽管理的交换协议流程图。

图4示出了根据本公开一些实施例的针对制造多芯片光学封装(例如，OSMCP 100)的方法的过程流程图。

图5A-5E示出了根据本公开一些实施例的OSMCP的制造方法的x-z平面中的截面图。

图6示出了根据本公开一些实施例的作为包括任何本文所述的OSMCP的实施方式中的片上系统(SoC)封装的一部分的计算装置600的框图。

具体实施方式