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一种多集成电路间高带宽通信系统

阅读:110发布:2020-05-08

专利汇可以提供一种多集成电路间高带宽通信系统专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本实用新型属于光通信网络技术领域,具体提供了一种多集成 电路 间高带宽通信系统,包括多个集成电路,集成电路包括光 信号 发射器、 光信号 接收器,且一集成电路的光信号发射器发射光波信号至另一集成电路的光信号接收器,集成电路还包括 光源 、多个可调 滤波器 、多个光 耦合器 、多个行光 波导 及多个列光波导,行光波导与列光波导之间通过光耦合器耦合;光信号发射器、可调滤波器、行光波导、光耦合器、列光波导及光信号接收器依次位于光源的发射光路上。集成电路发射出至少一个具有固定载波波段的光信号到至少一个其他的集成电路上,并接收至少一个调制光信号。因此该网络布局中并行传输较少且可以重新配置,从而增加了点到点的带宽。,下面是一种多集成电路间高带宽通信系统专利的具体信息内容。

1.一种多集成电路间高带宽通信系统,包括多个集成电路,所述集成电路包括光信号发射器、光信号接收器,且一集成电路的光信号发射器发射光波信号至另一集成电路的光信号接收器,其特征在于:所述集成电路还包括光源、多个可调滤波器、多个光耦合器、多个行光波导及多个列光波导,所述行光波导与所述列光波导之间通过所述光耦合器耦合;
所述光信号发射器、可调滤波器、行光波导、光耦合器、列光波导及光信号接收器依次位于所述光源的发射光路上。
2.根据权利要求1所述的多集成电路间高带宽通信系统,其特征在于:所述集成电路包括集成电路矩阵,所述集成电路矩阵包括m行矩阵单元及n列矩阵单元,所述光波导包括行光波导和列光波导,所述行光波导与行矩阵单元或列矩阵单元耦合,所述列光波导与行矩阵单元或列矩阵单元耦合,所述m和n均为自然数。
3.根据权利要求1所述的多集成电路间高带宽通信系统,其特征在于:所述集成电路包括不同层面的多个层电路单元,相邻两个所述层电路单元之间设有层间耦合器,相邻两个层电路单元中,一层电路单元的行光波导与另一层电路单元的列光波导通过所述层间耦合器连接。
4.根据权利要求3所述的多集成电路间高带宽通信系统,其特征在于:各所述层电路单元设有绝缘胶衬底,所述层间耦合器粘附于所述绝缘硅胶衬底上。
5.根据权利要求1所述的多集成电路间高带宽通信系统,其特征在于:一个所述行光波导与最多一个所述列光波导之间通过一个光耦合器耦合连接,一个所述列光波导与最多一个所述行光波导之间通过一个光耦合器耦合连接。
6.根据权利要求1所述的多集成电路间高带宽通信系统,其特征在于:所述光信号发射器及光信号接收器分别与对应的可调滤波器连接。
7.根据权利要求1所述的多集成电路间高带宽通信系统,其特征在于:所述系统还包括仲裁单元,各所述集成电路均与所述仲裁单元连接。
8.根据权利要求1所述的多集成电路间高带宽通信系统,其特征在于:所述光信号发射器为一组静态可调谐激光器
9.根据权利要求1所述的多集成电路间高带宽通信系统,其特征在于:所述行光波导及所述列光波导均包括多个载波波段。

说明书全文

一种多集成电路间高带宽通信系统

技术领域

[0001] 本实用新型属于光通信网络技术领域,具体涉及一种多集成电路间高带宽通信系统。

背景技术

[0002] 波分复用(WDM)技术:允许单个光路承载多个信道;比特率和带宽密度很高但功耗却极低。因此,科学家们们纷纷致于研究如何使用WDM来促进芯片间的通讯。针对芯片结构,有人提出了“阵列”即多芯片模组(简称MCM或宏芯片)。阵列中的光波导(有时称为站点)因为光网络技术而耦合在一起,这种技术称为光波导的互连性,比如基波导。为了将光子技术应用于互联网络,我们需要对光网络进行有效的设计,尤其需要满足以下几点:高总峰值带宽,高带宽(阵列中任意两站点间逻辑连接所需),仲裁和连接设置的低费用,低功耗,且具带宽重构性。
[0003] 因此有人提出了静态WDM点对点光网络技术。在WDM技术中,集成电路或芯片之间靠硅基波导耦合,耦合需要用到两种载波波段。WDM光网络是完全的点对点连接,尤其每个站点都有一个到达其他站点的专用通道。通道间靠非调谐光源输出的不同载波波段来取得
联系.他们可以被波分复用到单个光波导上,单个波导从源站点出发,穿过列,并最终到达目标站点。在这些站点中,可选择波长滤波器会其中一个复用波长重新定向到目的站点。
但是在WDM技术中,光波导中的带宽是稳定的,这就限制了任意两个集成电路之间的可用带宽,这可能给光波导的子集造成很大的压力,从而降低光的性能。
发明内容
[0004] 本实用新型的目的是克服现有技术中互连应用中实现光网络高带宽通信难的问题。
[0005] 为此,本实用新型提供了一种多集成电路间高带宽通信系统,包括多个集成电路,所述集成电路包括光信号发射器、光信号接收器,且一集成电路的光信号发射器发射光波信号至另一集成电路的光信号接收器,所述集成电路还包括光源、多个可调滤波器、多个光耦合器、多个行光波导及多个列光波导,所述行光波导与所述列光波导之间通过所述光耦
合器耦合;
[0006] 所述光信号发射器、可调滤波器、行光波导、光耦合器、列光波导及光信号接收器依次位于所述光源的发射光路上。
[0007] 优选地,所述集成电路包括集成电路矩阵,所述集成电路矩阵包括m行矩阵单元及n列矩阵单元,所述光波导包括行光波导和列光波导,所述行光波导与行矩阵单元或列矩阵单元耦合,所述列光波导与行矩阵单元或列矩阵单元耦合,所述m和n均为自然数。
[0008] 优选地,所述集成电路包括不同层面的多个层电路单元,相邻两个所述层电路单元之间设有层间耦合器,相邻两个层电路单元中,一层电路单元的行光波导与另一层电路
单元的列光波导通过所述层间耦合器连接。
[0009] 优选地,各所述层电路单元设有绝缘硅胶衬底,所述层间耦合器粘附于所述绝缘硅胶衬底上。
[0010] 优选地,一个所述行光波导与最多一个所述列光波导之间通过一个光耦合器耦合连接,一个所述列光波导与最多一个所述行光波导之间通过一个光耦合器耦合连接。
[0011] 优选地,所述光信号发射器及光信号接收器分别与对应的可调滤波器连接。
[0012] 优选地,所述系统还包括仲裁单元,各所述集成电路均与所述仲裁单元连接。
[0013] 优选地,所述光信号发射器为一组静态可调谐激光器
[0014] 优选地,所述行光波导及所述列光波导均包括多个载波波段。
[0015] 本实用新型的有益效果:本实用新型提供的这种多集成电路间高带宽通信系统,包括多个集成电路,集成电路包括光信号发射器、光信号接收器,且一集成电路的光信号发射器发射光波信号至另一集成电路的光信号接收器,其特征在于:集成电路还包括光源、多个可调滤波器、多个光耦合器、多个行光波导及多个列光波导,行光波导与列光波导之间通过光耦合器耦合;光信号发射器、可调滤波器、行光波导、光耦合器、列光波导及光信号接收器依次位于光源的发射光路上。集成电路发射出至少一个具有固定载波波段的光信号到至
少一个其他的集成电路上,并接收至少一个调制光信号。因此该网络布局中并行传输较少
且可以重新配置,从而增加了点到点的带宽。
[0016] 以下将结合附图对本实用新型做进一步详细说明。

附图说明

[0017] 图1是本实用新型多集成电路间高带宽通信系统的结构示意图。
[0018] 附图标记说明:光源200,第一集成电路210,第一光信号发射器211,光波信号212,第一光信号接收器213,第二集成电路220,第二光信号发射器221,第二光信号接收器222,第三集成电路230,第三光信号发射器231,第三光信号接收器232,第四集成电路240,第四光信号发射器241,第四光信号接收器242,行光波导201,列光波导202,滤波器203,光耦合器204。

具体实施方式

[0019] 下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下
所获得的所有其它实施例,都属于本实用新型保护的范围。
[0020] 在本实用新型的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本实用新型和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本实用
新型的限制。
[0021] 术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征;在本实用新型的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。
[0022] 如图1所示,本实用新型提供了一种多集成电路间高带宽通信系统,包括多个集成电路,所述集成电路包括光信号发射器、光信号接收器,且一集成电路的光信号发射器发射光波信号212至另一集成电路的光信号接收器,所述集成电路还包括光源200、多个可调滤
波器203、多个光耦合器204、多个行光波导201及多个列光波导202,所述行光波导201与所述列光波导202之间通过所述光耦合器204耦合;所述光信号发射器、可调滤波器203、行光波导201、光耦合器204、列光波导202及光信号接收器依次位于所述光源200的发射光路上。
由此可知,在一个多芯片模组(简称MCM或宏芯片)内包括多个集成电路,集成电路包含光信号发射器、光信号接收器、光源200、多个可调滤波器203、多个光耦合器204、多个行光波导
201及多个列光波导202,其中光源200可以在集成电路里面也可以在集成电路外面。
[0023] 具体的工作原理如下:图1中给出了2*2矩阵的集成电路系统,其中,光源200发出一个频段的光波,分别进入到第一集成电路210的第一光信号发射器211、第二集成电路220的第二光信号发射器221、第三集成电路230的第三光信号发射器231及第四集成电路240的
第四光信号发射器241,经过各自的光信号发射器耦合筛选调制后分别发向指定的集成电
路。如第一集成电路210的第一光信号发射器211将信号经过其下面对应的滤波器203后进
入到行光波导201进行传递至第二集成电路220的第二光信号接收器222及第三集成电路
230的第三光信号接收器中,在传递过程中,先经过各自对应的光耦合器204,然后进入到列光波导202,再经过各自的列光波导202后进入到相应的集成电路,完成信号传递。如第三光信号发射器230的第三光信号发射器231发射信号最后至第一集成电路210的第一光接收器
213中,第四集成电路240的第四光信号发射器241的光信号最后至第二光信号接收器222
内,第二集成电路220的第二光信号发射器221发射信号最后至第四集成电路240的第四光
接收器242内。其他的传递原理同理,在此不再赘述。其中行光波导201及列光波导202为多个彼此独立的信道。
[0024] 该系统在可用的波段范围内,可调滤波器203可以动态地调谐到任意载波波段。然后像一个静态滤波器203一样,根据载波波段进行调整,不仅功率损耗较小,可调滤波器203也不会干扰可调带宽之外的其他载波波段。
[0025] 优选的方案,所述集成电路包括集成电路矩阵,所述集成电路矩阵包括m行矩阵单元及n列矩阵单元,所述光波导包括行光波导201和列光波导202,所述行光波导201与行矩
阵单元或列矩阵单元耦合,所述列光波导202与行矩阵单元或列矩阵单元耦合,所述m和n均为自然数。如图1所示为2*2的矩阵集成电路,还可以是其他的矩阵,原理类似。在纵横交错的行光波导201及列光波导202中,通过光耦合器204进行连接,且在信号发射前就已经指定好了目的地即某一个指定的集成电路的光信号接收器,每个集成电路都有各自的独一地址
区分,不会重复。这样效率高。
[0026] 优选的方案,所述集成电路包括不同层面的多个层电路单元,相邻两个所述层电路单元之间设有层间耦合器,相邻两个层电路单元中,一层电路单元的行光波导201与另一层电路单元的列光波导202通过所述层间耦合器连接。由此可知,本系统不仅包括一个层面的多个集成电路,还包括纵向多个层面的集成电路,形成立体通信,单个电路个体不仅可以与本层的其他电路个体进行通信,还能通过层间耦合器与其他层的电路个体连接,提高了
通信信道数量,提高了信号吞吐量。
[0027] 优选的方案,各所述层电路单元设有绝缘硅胶衬底,所述层间耦合器粘附于所述绝缘硅胶衬底上。行光波导201与列光波导202可能分布在芯片即电路个体的不同层面,但
是MCM中含有层间耦合器,可以把位于两个不同层面的行光波导201与列光波导202连接起
来,具体地将层间耦合器连接到用绝缘硅做成的衬底上即可。
[0028] 优选的方案,一个所述行光波导201与最多一个所述列光波导202之间通过一个光耦合器204耦合连接,一个所述列光波导202与最多一个所述行光波导201之间通过一个光
耦合器204耦合连接。由此可知,每个行光波导201与一个列光波导202连接或空置,一对一单独传输。信号透过可调滤波器203后与光波导耦合,并连接到集成电路上。集成电路发射出至少一个具有固定载波波段的光信号到至少一个其他的集成电路上,并接收至少一个调
制光信号。同样,控制信号耦合到可调滤波器203,指定可通过滤波器203的波段范围,并指定至少一个光信号在集成电路中的传输路径。可调的带宽穿过滤波器203,把调制信号传到集成电路的接收器上.给定可调滤波器203的可调波段含有一个载波波段。
[0029] 优选的方案,所述光信号发射器及光信号接收器分别与对应的可调滤波器203连接。如图1所示,在光信号的发射及接收都设有可调滤波器203,可以更好的保证信号的精确性。
[0030] 优选的方案,所述系统还包括仲裁单元,各所述集成电路均与所述仲裁单元连接。为了避免或解决集成电路间通信产生的争用,可以使用仲裁技术对光网络的接入进行调
节,从而在高带宽、减少组件数量和互连应用造成的延迟方面取得适当的平衡。在运行过程中,发射端集成电路通过仲裁技术将数据发送给接收端集成电路:发送端IC与行中的其他
IC仲裁,以便获得进入接收端IC所需通道的权限,并告知接收端IC其下一次数据传输所需
的载波波段。
[0031] 优选的方案,所述光信号发射器为一组静态可调谐激光器。利用具有固定载波波段的光源200(静态调谐激光器)发出光信号,在IC(而不是交换机)中指定信号的传播路径。
多个目标IC使用共享的光波导,所以MCM200的网络布局中并行传输较少且可以重新配置,
从而增加了点到点的带宽。
[0032] 优选的方案,所述行光波导201及所述列光波导202均包括多个载波波段。集成电路可以用同一组光波导传输的两个同步数据流与其他集成电路通信。例如,在3*3组列中,
一个光波导最多有3个载波波段。在站点1的集成电路可能传输到站点9。使用同一组光波
导,站点2可能传输到站点3。为了接收这些信号,站点3和9分别将其关联的可调滤波器203调到适当的载波波段如红色波段和绿色波段。
[0033] 本实用新型的有益效果:本实用新型提供的这种多集成电路间高带宽通信系统,包括多个集成电路,集成电路包括光信号发射器、光信号接收器,且一集成电路的光信号发射器发射光波信号至另一集成电路的光信号接收器,其特征在于:集成电路还包括光源、多个可调滤波器、多个光耦合器、多个行光波导及多个列光波导,行光波导与列光波导之间通过光耦合器耦合;光信号发射器、可调滤波器、行光波导、光耦合器、列光波导及光信号接收器依次位于光源的发射光路上。集成电路发射出至少一个具有固定载波波段的光信号到至
少一个其他的集成电路上,并接收至少一个调制光信号。因此该网络布局中并行传输较少
且可以重新配置,从而增加了点到点的带宽。
[0034] 以上例举仅仅是对本实用新型的举例说明,并不构成对本实用新型的保护范围的限制,凡是与本实用新型相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。
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