[發明專利]使用嵌入式電介質波導和金屬波導的芯片間通信

有效

• 申請號: 201380018528.5
• 申請日: 2013-04-04
• 公開（公告）號: CN104220910B
• 公開（公告）日: 2017-11-28
• 發明（設計）人: J·A·赫爾嵩末;R·F·佩恩;M·科爾斯;B·S·哈倫;H·阿里
• 申請（專利權）人: 德克薩斯儀器股份有限公司
• 主分類號: G02B6/12
• 分類號: G02B6/12;G02B6/10
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司11245
• 代理人: 趙蓉民

技術領域

本申請總體涉及芯片到芯片通信，更具體地涉及使用電介質波導的芯片到芯片通信。

背景技術

最廣泛使用的互連系統(在大多數電子器件中采用)采用集成到印刷電路板(PCB)或背板的金屬跡線。對于該類型的系統，集成電路(IC)被固定到PCB，以便電氣耦合到跡線中的一條或多條，從而允許芯片間或芯片到芯片的通信。這種布置的問題是，已達到數據速率或數據傳輸的物理極限，因此，已經或正在開發若干不同類型的通信鏈路：光學鏈路和無線鏈路。這些開發中的技術每一個均采用傳輸介質的使用，即用于光學鏈路的光纖和用于無線鏈路的金屬波導。

轉到圖1和圖2，可以看到使用無線鏈路或光學鏈路的互連系統100的示例。在該示例中，傳輸介質104(其為金屬波導或光纖)被集成到PCB 102。IC 106-1和106-2被固定到PCB 102并且與傳輸介質104的每個相應端鄰近。于是，在理論上，收發器108-1和108-2(對于光學鏈路是光學收發器，而對于無線鏈路是射頻(RF)收發器)可以允許在IC 106-1和106-2之間進行芯片間通信。然而，在實踐中，該芯片間通信不是簡單的任務。例如，假設系統100采用光纖鏈路，則光學收發器108-1和108-2將具有片上發光二極管(LED)和/或光電二極管(這對于現有工藝技術是困難的)，其具有光軸。通常，(用于傳輸的)LED是具有特定波長或頻率的激光二極管，并且傳輸介質104(對于該示例是光纖)的大小被設計為適應從LED發射的光的波長。通常，傳輸介質104(對于該示例是光纖)是改善帶寬的單模光纖，其具有與從LED發射的光的波長相關的直徑。例如，對于近紅外(即，波長在約0.7μm和約3μm之間)，單模光纖一般將具有在約8μm和約10μm之間的直徑。因此，在傳輸介質104(對于該示例是光纖)的光軸和LED(或光電二極管)的光軸之間的未對準(即使是幾微米)可能導致低劣的互連或沒有互連。因此，精密加工或其它更獨特的微觀光學的結構一般是必要的。這對于金屬波導同樣如此；即精密加工對于正確對準一般是必要的。用于亞毫米波的金屬波導同樣是相當有損耗的，從而基本上限制了波導工作的距離。

因此，存在對改進的互連系統的需求。

常規系統的一些其它示例是：美國專利5,754,948；美國專利7,768,457；美國專利7,379,713；美國專利7,330,702；美國專利6,967,347；以及美國專利授權前公開2009/0009408。

發明內容

因此本發明的實施例提供了一種裝置。該裝置包括：具有第一側、第二側和第一地平面的電路板，其中第一地平面形成在電路板的第一側上；固定到電路板的第一側的封裝基板，其中封裝基板包括：電氣耦合到第一地平面的第二地平面；與第一和第二地平面基本上平行的微帶線，其中微帶線具有：第一部分，其覆蓋第二地平面的至少一部分并且與第二地平面隔開第一距離，其中微帶線的第一部分的大小被設計為具有傳播具有一波長的輻射的阻抗；以及第二部分，其覆蓋第一地平面的至少一部分并且與第一地平面隔開第二距離，其中第二距離大于第一距離，并且其中微帶線的第二部分的大小被設計具有傳播具有該波長的輻射的阻抗，并且其中微帶線的第二部分位于過渡區內；集成電路(IC)，其固定到封裝基板并且電氣耦合到微帶線的第一部分；以及固定到電路板的電介質波導，其中電介質波導包括覆蓋第一地平面的至少一部分并且延伸到過渡區中的芯體。

在一些具體實施方式中，該波長小于或等于約1mm。

在一些具體實施方式中，電介質波導進一步包括包層，并且其中芯體具有第一介電常數，并且其中包層具有第二介電常數，并且其中第一介電常數大于第二介電常數。

在一些具體實施方式中，封裝基板具有第一側和第二側，并且其中微帶線形成在封裝基板的第一側上，并且其中IC固定到封裝基板的第一側，并且其中第一地平面形成在封裝基板的第二側上。

在一些具體實施方式中，至少一個焊球固定到第一和第二地平面。

在一些具體實施方式中，阻抗大約是50Ω。

在一些具體實施方式中，微帶線的第一部分大致是具有約25μm寬度的矩形，并且其中微帶線的第二部分大致是具有約50μm寬度的矩形。