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IBM開發(fā)出光布線印刷基板 光SiP可直接安裝
2015-04-02 09:07 來源：技術(shù)在線 責(zé)編：周艷平
- 摘要：
- 北京時(shí)間03月31日消息,，美國IBM公司的瑞士蘇黎世研究所開發(fā)出了“光布線印刷基板（optical printed circuit board）”，可以直接安裝包括以電方式工作的微處理器等在內(nèi)的光SiP（系統(tǒng)級(jí)封裝）,。該研究所在美國洛杉磯舉行的光通信技術(shù)國際學(xué)會(huì)“OFC 2015”上發(fā)表了題為“Silicon Photonics for the Datacenter”的演講,，詳細(xì)介紹了有關(guān)技術(shù),。
【CPP114】訊：北京時(shí)間03月31日消息,，美國IBM公司的瑞士蘇黎世研究所開發(fā)出了“光布線印刷基板（optical printed circuit board）”，可以直接安裝包括以電方式工作的微處理器等在內(nèi)的光SiP（系統(tǒng)級(jí)封裝）,。該研究所在美國洛杉磯舉行的光通信技術(shù)國際學(xué)會(huì)“OFC 2015”上發(fā)表了題為“Silicon Photonics for the Datacenter”的演講,，詳細(xì)介紹了有關(guān)技術(shù)。
這里說的光SiP是指將在硅芯片上利用硅光子技術(shù)制造的或通過粘貼技術(shù)制造的光收發(fā)元件,、光波導(dǎo)及光調(diào)制電路等跟以電方式工作的微處理器等一起集成到SiP中,。光SiP的輸入輸出信號(hào)大部分為光信號(hào)。除IBM外,，在日本由產(chǎn)官學(xué)組成的研究小組也在開發(fā)這種結(jié)構(gòu)的光SiP,。
不過，這種光SiP之間的布線通過光來實(shí)現(xiàn)的技術(shù)開發(fā)并未取得進(jìn)展,。嘗試過的方法主要有兩種,。一種是在形成了光纖和光波導(dǎo)的寬帶端安裝連接器，并將連接器直接與光SiP連接,。但光布線與光布線或光布線與光纖很難以高精度對(duì)準(zhǔn)光軸實(shí)現(xiàn)直接連接,。即使連接成功，耦合損耗也非常大,，并且連接器尺寸大,，難以提高布線密度。布線數(shù)量增多時(shí),，光纖和寬帶在基板上復(fù)雜交錯(cuò),，會(huì)占據(jù)較大的空間。
另一種方法是在布線印刷基板上形成跟基板平行的光波導(dǎo),，通過與該光波導(dǎo)相連的“凹點(diǎn)（Pits）”,，與光SiP交換光信號(hào)。使光波導(dǎo)中的光信號(hào)方向彎曲成直角的方法有在光波導(dǎo)上配置傾角45度的微小反射鏡（45度反射鏡）的方法以及采用衍射光柵代替反射鏡的方法等,。不過,，這些方法都存在SiP安裝位置的選擇自由度及定位公差小、擴(kuò)展性低等課題,。
此次的光布線印刷基板就是為了減少或消除光SiP間通過光連接所直面的這些課題,。具體而言，這次的光布線印刷基板是在柔性印刷布線板上高密度形成多個(gè)由紫外線硬化性硅樹脂構(gòu)成的單模光波導(dǎo)制成的,。
就該水平而言,，以前也有試制品已經(jīng)達(dá)到過。而此次，IBM在連接光SiP與印刷光布線基板中的光波導(dǎo)時(shí)采用了“模斑轉(zhuǎn)換器（SSC）”,。SSC是微細(xì)光波導(dǎo)與較粗光波導(dǎo)耦合時(shí)采用的元件,。SSC通過使微細(xì)光波導(dǎo)的心線逐漸變細(xì)直到終結(jié)，以低損耗轉(zhuǎn)換光信號(hào)的光束寬度,。一般需要校對(duì)光軸,。
此次，IBM代替以電氣方式工作的IC的球柵陣列（BGA）,，在光SiP中的光波導(dǎo)末端形成了多個(gè)SSC,。只需使這些SSC與光布線印刷基板中的光波導(dǎo)心線靠近，在光SiP與光布線印刷基板之間就有光信號(hào)傳播,。雖然光SiP與基板中的波導(dǎo)是基本平行配置的,，但無需對(duì)準(zhǔn)光軸。因?yàn)槔昧斯獠▽?dǎo)靠得非常近時(shí),，部分光就會(huì)轉(zhuǎn)移到旁邊波導(dǎo)上的性質(zhì),。IBM將這叫做“adiabatic optical coupling（隔熱型光耦合）”。
IBM指出,，這樣就不需要在布線印刷基板上形成“凹點(diǎn)”、45度反射鏡和衍射光柵了,，可以在基板的任何位置安裝光SiP,。實(shí)際安裝光SiP后發(fā)現(xiàn)，光SiP與光布線印刷基板之間確立了50多條通道,。連接時(shí)的損耗僅0.8dB,。另外，相對(duì)于±2μm的定位偏差,，損耗不到0.5dB,。
這里說的光SiP是指將在硅芯片上利用硅光子技術(shù)制造的或通過粘貼技術(shù)制造的光收發(fā)元件,、光波導(dǎo)及光調(diào)制電路等跟以電方式工作的微處理器等一起集成到SiP中,。光SiP的輸入輸出信號(hào)大部分為光信號(hào)。除IBM外,，在日本由產(chǎn)官學(xué)組成的研究小組也在開發(fā)這種結(jié)構(gòu)的光SiP,。
不過，這種光SiP之間的布線通過光來實(shí)現(xiàn)的技術(shù)開發(fā)并未取得進(jìn)展,。嘗試過的方法主要有兩種,。一種是在形成了光纖和光波導(dǎo)的寬帶端安裝連接器，并將連接器直接與光SiP連接,。但光布線與光布線或光布線與光纖很難以高精度對(duì)準(zhǔn)光軸實(shí)現(xiàn)直接連接,。即使連接成功，耦合損耗也非常大,，并且連接器尺寸大,，難以提高布線密度。布線數(shù)量增多時(shí),，光纖和寬帶在基板上復(fù)雜交錯(cuò),，會(huì)占據(jù)較大的空間。
另一種方法是在布線印刷基板上形成跟基板平行的光波導(dǎo),，通過與該光波導(dǎo)相連的“凹點(diǎn)（Pits）”,，與光SiP交換光信號(hào)。使光波導(dǎo)中的光信號(hào)方向彎曲成直角的方法有在光波導(dǎo)上配置傾角45度的微小反射鏡（45度反射鏡）的方法以及采用衍射光柵代替反射鏡的方法等,。不過,，這些方法都存在SiP安裝位置的選擇自由度及定位公差小、擴(kuò)展性低等課題,。
此次的光布線印刷基板就是為了減少或消除光SiP間通過光連接所直面的這些課題,。具體而言，這次的光布線印刷基板是在柔性印刷布線板上高密度形成多個(gè)由紫外線硬化性硅樹脂構(gòu)成的單模光波導(dǎo)制成的,。
就該水平而言,，以前也有試制品已經(jīng)達(dá)到過。而此次，IBM在連接光SiP與印刷光布線基板中的光波導(dǎo)時(shí)采用了“模斑轉(zhuǎn)換器（SSC）”,。SSC是微細(xì)光波導(dǎo)與較粗光波導(dǎo)耦合時(shí)采用的元件,。SSC通過使微細(xì)光波導(dǎo)的心線逐漸變細(xì)直到終結(jié)，以低損耗轉(zhuǎn)換光信號(hào)的光束寬度,。一般需要校對(duì)光軸,。
此次，IBM代替以電氣方式工作的IC的球柵陣列（BGA）,，在光SiP中的光波導(dǎo)末端形成了多個(gè)SSC,。只需使這些SSC與光布線印刷基板中的光波導(dǎo)心線靠近，在光SiP與光布線印刷基板之間就有光信號(hào)傳播,。雖然光SiP與基板中的波導(dǎo)是基本平行配置的,，但無需對(duì)準(zhǔn)光軸。因?yàn)槔昧斯獠▽?dǎo)靠得非常近時(shí),，部分光就會(huì)轉(zhuǎn)移到旁邊波導(dǎo)上的性質(zhì),。IBM將這叫做“adiabatic optical coupling（隔熱型光耦合）”。
IBM指出,，這樣就不需要在布線印刷基板上形成“凹點(diǎn)”、45度反射鏡和衍射光柵了,，可以在基板的任何位置安裝光SiP,。實(shí)際安裝光SiP后發(fā)現(xiàn)，光SiP與光布線印刷基板之間確立了50多條通道,。連接時(shí)的損耗僅0.8dB,。另外，相對(duì)于±2μm的定位偏差,，損耗不到0.5dB,。
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