專利名稱：用于光學(xué)互連多個計算單元的總線配置的制作方法
背景技術(shù)：
發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明一般涉及裝置之間的信號的互連，更具體地說，本發(fā)明涉及在多個裝置當(dāng)中的互連。
背景信息在集成電路工業(yè)內(nèi)，一直努力增加集成電路的速度和器件的密度。隨著電路的速度和器件密度的增加，集成電路設(shè)計者面對的一個挑戰(zhàn)是由于和芯片外的電路連接相關(guān)的電容負(fù)載而不斷增加的電路輸入和輸出的大的傳輸延遲。在低的時鐘速度下，在集成電路線路上的電容負(fù)載一般不是一個重要因素。然而，當(dāng)較新的集成電路設(shè)計的時鐘速度繼續(xù)朝向千兆赫茲的范圍上升并且超過這個范圍時，顯然，輸入/輸出帶寬與/或往返行程時延將是將來的集成電路，例如但不限于，微處理器，芯片外部的高速緩存，控制器等，的一個主要瓶頸。
試圖解決和增加的集成電路速度以及器件密度相關(guān)的電容負(fù)載問題的現(xiàn)有技術(shù)導(dǎo)致使用在芯片上的體積較大的和功率較大的集成電路輸入/輸出裝置。利用較大的輸入/輸出驅(qū)動器的不希望的結(jié)果包括，較大的輸入/輸出驅(qū)動器一般消耗較大的功率，產(chǎn)生較大的di/dt噪聲，這需要低電感的封裝和在集成電路上的大量的解耦電容，以便提供噪聲抑制裝置，和較小的集成電路輸入輸出裝置相比，耗散更多的熱量，占據(jù)集成電路片上的較多的寶貴的空間。
試圖克服常規(guī)集成電路的互連限制問題的其它的現(xiàn)有技術(shù)包括使用光學(xué)互連。試圖在集成電路之間進(jìn)行光學(xué)互連的現(xiàn)有技術(shù)一般涉及或者根據(jù)兩種典型方法。
一種方法根據(jù)或者使用砷化鎵(GaAs)激光二極管，并且用電的方式調(diào)制或者轉(zhuǎn)換所述二極管，或者使用對通過集成電路的激光束進(jìn)行幅值調(diào)制的砷化鎵制造的調(diào)制器。所述調(diào)制一般基于在砷化鎵集成電路中的張緊的多層生成分子束外延(MBE)膜。正如本領(lǐng)域技術(shù)人員理解的那樣，集成或者組合包括砷化鎵的基于III-V的技術(shù)和基于標(biāo)準(zhǔn)硅的金屬氧化物半導(dǎo)體(MOS)技術(shù)是困難的，因此也是不實際的。
第二種典型的現(xiàn)有技術(shù)的方法基于使用基于硅的光波導(dǎo)。這些波導(dǎo)一般使用基于硅絕緣體(SOI)的處理技術(shù)制造?；诂F(xiàn)有技術(shù)的硅絕緣體的調(diào)制器利用硅波導(dǎo)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換通過光波導(dǎo)的光。不過轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)利用在波導(dǎo)中注入載流子，很像在基于雙極的晶體管中那樣。這樣作的一個結(jié)果是具有較慢的速度，例如最高幾百兆赫，并具有很高的功率消耗，例如一個開關(guān)為10mW或者更多。為了增加調(diào)制深度，通常試圖獲得在注入的電荷和光束之間的大的相互作用容積。這一般通過制造非常長的波導(dǎo)來實現(xiàn)，例如在數(shù)千微米的數(shù)量級，借以增加光束行進(jìn)的相互作用的長度。正如本領(lǐng)域技術(shù)人員理解的那樣，不過，將SOI波導(dǎo)實際地包括在現(xiàn)有的基于多層標(biāo)準(zhǔn)MOS的處理中不是直接的。因而，當(dāng)用于大的晶體管計數(shù)微處理器中時，利用這些波導(dǎo)結(jié)構(gòu)是完全不可能的。
隨著集成電路速度的繼續(xù)增加，還需要增加集成電路芯片之間的總線的速度。當(dāng)今的共用電總線已被推到電的極限。當(dāng)今的多負(fù)載電總線要跟上將來所需的帶寬要求是困難的，并且總有一天，不能滿足高速集成電路的要求。因而，一些總線設(shè)計者不得不考慮點(diǎn)對點(diǎn)的電互連，代替多負(fù)載的電總線，用于高速集成電路與/或計算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用。
發(fā)明概述本發(fā)明披露了一種用于光學(xué)互連多個裝置的方法。在一個實施例中，用于光學(xué)互連多個裝置的方法包括分裂從第一裝置收到的第一光信號束，并以光學(xué)方式連接第二裝置和第三裝置，以便接收第一光信號束。所述方法還包括分裂從第二裝置接收的光信號束，并以光學(xué)方式連接第一裝置和第三裝置，以便接收第二光信號束。所述方法還包括分裂從第三裝置接收的第三光信號束，并以光學(xué)方式連接第一裝置和第二裝置，以便接收第三光信號束。本發(fā)明的其它特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)從下面的詳細(xì)說明、附圖和權(quán)利要求中將更加清楚地看出。


下面以舉例而非限制的方式說明本發(fā)明，在附圖中圖1表示按照本發(fā)明的教導(dǎo)用于光學(xué)互連多個裝置的光學(xué)互連裝置的一個實施例；圖2表示按照本發(fā)明的教導(dǎo)用于光學(xué)互連多個裝置的光學(xué)互連裝置的另一個實施例；圖3表示按照本發(fā)明的教導(dǎo)用于光學(xué)互連多個裝置的光學(xué)互連裝置的另一個實施例；圖4表示按照本發(fā)明的教導(dǎo)用于多個裝置的用于提供多位多負(fù)載光總線的光學(xué)互連裝置的一個實施例；圖5表示包括具有按照本發(fā)明的教導(dǎo)通過點(diǎn)對點(diǎn)連接被連接在一起的本發(fā)明的光學(xué)互連裝置多個服務(wù)器的系統(tǒng)的一個實施例；以及圖6表示包括具有按照本發(fā)明的教導(dǎo)通過點(diǎn)對點(diǎn)連接被連接在一起的本發(fā)明的光學(xué)互連裝置多個服務(wù)器的系統(tǒng)的一個實施例。
詳細(xì)說明本發(fā)明披露了一種用于光學(xué)互連多個裝置的方法和裝置。在下面的說明中，說明了許多特定的細(xì)節(jié)，以便完整地理解本發(fā)明。不過，應(yīng)當(dāng)理解，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員，這些特定的細(xì)節(jié)不必用于實施本發(fā)明。在其它的情況下，詳細(xì)說明了熟知的材料或方法，以便使本發(fā)明更加清楚。
在一個實施例中，本發(fā)明提供一種多負(fù)載光學(xué)總線，用于多個裝置，例如包括包括中央處理單元(CPU)的集成電路芯片，存儲器芯片等，計算機(jī)服務(wù)器，計算機(jī)系統(tǒng)或其類似裝置。在一個實施例中，和本發(fā)明的光學(xué)互連裝置相連的裝置包括電光轉(zhuǎn)換器，用于把電信號轉(zhuǎn)換成光信號，并把光信號轉(zhuǎn)換成電信號。在一個實施例中，本發(fā)明的光學(xué)互連裝置包括包括端口，每個端口和所述光學(xué)互連裝置的所有其它端口光學(xué)相連。因而，從一個端口接收的光信號束被傳輸?shù)狡渌械亩丝凇Ｏ喾吹?，在其它端口的任何一個端口接收的光信號束被傳輸?shù)降谝欢丝凇?br> 為了說明，圖1是按照本發(fā)明的教導(dǎo)的用于連接多個裝置125，131和137的光學(xué)互連裝置101的一個實施例。如圖所示，光學(xué)互連裝置101包括多個端口103，105和107。在一個實施例中，端口103，105，和107彼此光學(xué)相連。在所示的實施例中，裝置125通過光學(xué)連接127和端口103光學(xué)相連。類似地，裝置131通過光學(xué)連接133和端口105光學(xué)相連，并且裝置137通過光學(xué)連接139和端口107光學(xué)相連。在一個實施例中，光學(xué)連接127，133和119包括光纖或其類似物。
在一個實施例中，裝置125，131和137是集成電路芯片裝置，例如但不限于中央處理單元(CPU)，存儲器芯片，芯片組或其類似物。在另一個實施例中，裝置25，131和137可以是計算機(jī)系統(tǒng)，計算機(jī)服務(wù)器，或者是和其它裝置通信的其它類型的裝置。在一個實施例中，裝置25，131和137包括電光轉(zhuǎn)換器(未示出)，用于把內(nèi)部電信號轉(zhuǎn)換成要傳輸給光互連裝置101的光信號。電光轉(zhuǎn)換器的例子包括利用激光二極管的光調(diào)制器和解調(diào)器，衍射光學(xué)系統(tǒng)，光纖模塊及其類似物。在一個實施例中，電光轉(zhuǎn)換器把從光互連裝置101接收的光信號轉(zhuǎn)換成電信號。在另一個實施例中，在不利用內(nèi)部電信號的那些裝置25，131和/或137中不包括電光轉(zhuǎn)換器。
在一個實施例中，光互連裝置101包括光學(xué)元件，使得端口103，105和107彼此光學(xué)互連。在圖1所示的實施例中，光互連裝置101包括光學(xué)元件113和119。在一個實施例中，光學(xué)元件113是一個束分裂器，光學(xué)元件119是反射器。在另一個實施例中，光互連裝置101也可以包括玻璃，硅或被刻蝕成槽的類似物，衍射光學(xué)系統(tǒng)，聚合物波導(dǎo)，或其類似物，用于使端口103，105和107彼此相連。
如圖1所示的實施例所示，光信號束129由光學(xué)元件113導(dǎo)向和分裂。光信號束129的一部分通過光學(xué)元件113到達(dá)端口105，到達(dá)裝置131。光信號束129的另一部分向端口107偏轉(zhuǎn)，到達(dá)裝置137。
在一個實施例中，光信號束135從裝置131通過端口105傳輸。光信號束135由光學(xué)元件113導(dǎo)向和分裂。光信號束135的一部分通過光學(xué)元件113到達(dá)端口103，到達(dá)裝置125。光信號束135的一部分向光學(xué)元件119偏轉(zhuǎn)。那一部分向回偏轉(zhuǎn)到光學(xué)元件113，通過光學(xué)元件113，其中的一部分被印向端口107到達(dá)裝置137。
在一個實施例中，光信號束141從裝置137通過端口107傳輸。光信號束141由光學(xué)元件113導(dǎo)向和分裂。光信號束135的一部分向著端口103偏轉(zhuǎn)，到達(dá)裝置125。光信號束135的另一部分通過光學(xué)元件113到達(dá)光學(xué)元件119。該部分向回向著光學(xué)元件113偏轉(zhuǎn)，通過光學(xué)元件113，其中的一部分向著端口105偏轉(zhuǎn)而到達(dá)裝置131。
這樣，裝置125，131和137通過按照本發(fā)明的教導(dǎo)的光互連裝置101以光學(xué)方式彼此相連。在一個實施例中，其中裝置裝置125，131和137例如包括CPU，可以理解，所述的光互連裝置101提供了用于互連CPU的多負(fù)載光學(xué)總線。現(xiàn)有的光學(xué)鏈接是點(diǎn)對點(diǎn)的鏈接?，F(xiàn)有的多負(fù)載或共用電總線沒有利用點(diǎn)對點(diǎn)的鏈接進(jìn)行操作的結(jié)構(gòu)。因而，利用已有的點(diǎn)對點(diǎn)的光學(xué)鏈接以光學(xué)方式互連多個現(xiàn)在的CPU不是一個簡單的任務(wù)，這是因為，必須使CPU具有新的結(jié)構(gòu)，以便能夠?qū)崿F(xiàn)基于點(diǎn)對點(diǎn)的結(jié)構(gòu)。當(dāng)然，這將使得所述結(jié)構(gòu)和目前的微處理器技術(shù)向后兼容是困難的。上述的光互連裝置101的一個實施例使得我們能夠周這種方式在光學(xué)上互連多個微處理器或CPU，使得所述結(jié)構(gòu)類似于在共用電負(fù)載總線或多負(fù)載總線中的結(jié)構(gòu)。因而，本發(fā)明使得我們能夠利用由光學(xué)互連提供的優(yōu)點(diǎn)，同時克服多負(fù)載或共用電總線型結(jié)構(gòu)具有的缺點(diǎn)。
圖2表示按照本發(fā)明的教導(dǎo)用于光學(xué)互連多個裝置225，231，237和243的光互連裝置201的另一個實施例。如圖所示，光互連裝置201包括多個端口203，205，207和209。在一個實施例中，端口203，205，207和209彼此光學(xué)相連。在所示的實施例中，裝置225通過光學(xué)鏈接227和端口230光學(xué)相連。類似地，裝置231通過光學(xué)鏈接233和端口205光學(xué)相連，裝置237通過光學(xué)鏈接239和端口207光學(xué)相連，并且裝置234通過光學(xué)鏈接245和端口207光學(xué)相連。在一個實施例中，光學(xué)鏈接227，233，239和245包括光纖或其類似物。
如同在上述的圖1所示的實施例中那樣，裝置225，231，237和243可以是CPU，存儲器芯片，芯片組，計算機(jī)服務(wù)器，計算機(jī)系統(tǒng)或和其它裝置通信的其它類型的裝置。在一個實施例中，裝置225，231，237和243包括電光轉(zhuǎn)換器(未示出)，用于把內(nèi)部電信號轉(zhuǎn)換成光信號，反之亦然。
在一個實施例中，光互連裝置201包括光學(xué)元件例如端口203，205，207和209，它們彼此光學(xué)相連。在圖2所示的實施例中，光互連裝置101包括光學(xué)元件213，215，219和221。在一個實施例中，光學(xué)元件213和215是束分裂器，光學(xué)元件219和221是偏轉(zhuǎn)器。
如圖2所示的實施例中那樣，光信號束229通過端口203從裝置225被傳輸。光信號束229由光學(xué)元件213導(dǎo)向和分裂。光信號束229的一部分通過光學(xué)元件213到達(dá)端口205，從而到達(dá)裝置231。光信號束229的另一部分被偏轉(zhuǎn)到光學(xué)元件215。光信號束229的一部分向著端口207偏轉(zhuǎn)，從而到達(dá)裝置237。光信號束229的另一部分通過光學(xué)元件215到達(dá)端口209，從而到達(dá)裝置243。
在一個實施例中，光信號束235從裝置231通過端口203傳輸。光信號束235由光學(xué)元件213導(dǎo)向和分裂。光信號束235的一部分通過光學(xué)元件213到達(dá)端口203，從而到達(dá)裝置225。光信號束235的另一部分被偏轉(zhuǎn)到光學(xué)元件219。該部分被向回偏轉(zhuǎn)到光學(xué)元件213，通過所述光學(xué)元件，一部分光束被導(dǎo)向光學(xué)元件215。光信號束235的一部分向著端口207偏轉(zhuǎn)，從而到達(dá)裝置237。光信號束235的另一部分通過光學(xué)元件215到達(dá)端口209，從而到達(dá)裝置243。
在一個實施例中，光信號束241從裝置237通過端口207傳輸。光信號束241由光學(xué)元件215導(dǎo)向和分裂。光信號束241的一部分朝向光學(xué)元件213偏轉(zhuǎn)，其中一部分被偏轉(zhuǎn)到端口203，從而到達(dá)裝置225。光信號束241的另一部分被向回偏轉(zhuǎn)到光學(xué)元件213，通過所述光學(xué)元件，一部分光束被導(dǎo)向光學(xué)元件205，從而到達(dá)裝置231。光信號束241的另一部分通過光學(xué)元件215到達(dá)光學(xué)元件221。該部分被向回偏轉(zhuǎn)到光學(xué)元件215，通過光學(xué)元件215，一部分被偏轉(zhuǎn)到端口209，從而到達(dá)裝置243。
在一個實施例中，光信號束247從裝置243通過端口209傳輸。光信號束247由光學(xué)元件215導(dǎo)向和分裂。光信號束247的一部分朝向光學(xué)元件221偏轉(zhuǎn)，該部分被向回偏轉(zhuǎn)到光學(xué)元件215，通過光學(xué)元件215，其中一部分被導(dǎo)向到端口207，從而到達(dá)裝置237。光信號束247的另一部分通過光學(xué)元件215到達(dá)光學(xué)元件213，通過所述光學(xué)元件，一部分光束被偏轉(zhuǎn)到端口203，從而到達(dá)裝置225，另一部分從光學(xué)元件219向回偏轉(zhuǎn)到光學(xué)元件213，其中的一部分被導(dǎo)向端口205，從而到達(dá)裝置231。
因而，裝置225，231，237和243通過按照本發(fā)明的教導(dǎo)的光互連裝置201彼此光學(xué)相連。
圖3表示按照本發(fā)明的教導(dǎo)用于光學(xué)互連多個裝置325，331，337，343和349的光互連裝置301的另一個實施例。如圖所示，光互連裝置301包括多個端口303，305，307，209和311。在一個實施例中，端口305，207，309和311彼此光學(xué)相連。在所示的實施例中，裝置325通過光學(xué)鏈接327和端口303光學(xué)相連。裝置331通過光學(xué)鏈接333和端口305光學(xué)相連，并且裝置337通過光學(xué)鏈接339和端口307光學(xué)相連。類似地，裝置343通過光學(xué)鏈接345和端口309光學(xué)相連，裝置349通過光學(xué)鏈接351和端口311光學(xué)相連。在一個實施例中，光學(xué)鏈接327，333，339，245和351包括光纖或其類似物。
如同在上述的圖1和圖2所示的實施例中那樣，裝置325，331，337，343和349可以是CPU，存儲器芯片，芯片組，計算機(jī)服務(wù)器，計算機(jī)系統(tǒng)或和其它裝置通信的其它類型的裝置。在一個實施例中，裝置325，331，337和343包括電光轉(zhuǎn)換器(未示出)，用于把內(nèi)部電信號轉(zhuǎn)換成光信號，反之亦然。
在一個實施例中，光互連裝置301包括光學(xué)元件例如端口303，305，307，309和311，它們彼此光學(xué)相連。在圖3所示的實施例中，光互連裝置301包括光學(xué)元件313，315，319，321和323。在一個實施例中，光學(xué)元件313，315和317是束分裂器，光學(xué)元件319，321和323是偏轉(zhuǎn)器。
如圖3所示的實施例中那樣，光信號束329通過端口303從裝置325被傳輸。光信號束329由光學(xué)元件313導(dǎo)向和分裂。光信號束329的一部分通過光學(xué)元件313到達(dá)端口305，從而到達(dá)裝置331。光信號束329的另一部分被偏轉(zhuǎn)到光學(xué)元件315。光信號束329的一部分向著端口307偏轉(zhuǎn)，從而到達(dá)裝置337。光信號束329的另一部分通過光學(xué)元件315到達(dá)光學(xué)元件317。光信號束329的一部分從光學(xué)元件317朝向端口311偏轉(zhuǎn)，從而到達(dá)裝置349。光信號束329的另一部分通過光學(xué)元件317，然后從光學(xué)元件323向回朝向光學(xué)元件317偏轉(zhuǎn)。然后，光信號束329的一部分朝向端口309偏轉(zhuǎn)，從而到達(dá)裝置343。
在一個實施例中，光信號束335從裝置331通過端口305傳輸。光信號束335由光學(xué)元件313導(dǎo)向和分裂。光信號束335的一部分通過光學(xué)元件313到達(dá)端口303，從而到達(dá)裝置325。光信號束335的另一部分朝向光學(xué)元件319偏轉(zhuǎn)。該部分被向回偏轉(zhuǎn)到光學(xué)元件313，通過光學(xué)元件313，其中一部分被導(dǎo)向光學(xué)元件315。光信號束335的一部被朝向端口307偏轉(zhuǎn)，從而到達(dá)裝置337。光信號束335的另一部分通過光學(xué)元件315，從而到達(dá)光學(xué)元件317。光信號束335的一部分從光學(xué)元件317朝向端口311偏轉(zhuǎn)，從而到達(dá)裝置349。光信號束335的另一部分通過光學(xué)元件317，然后被從光學(xué)元件323向回朝向光學(xué)元件317偏轉(zhuǎn)。然后，光信號束335的一部分朝向端口309偏轉(zhuǎn)，從而到達(dá)裝置343。
在一個實施例中，光信號束341從裝置337通過端口307傳輸。光信號束341由光學(xué)元件315導(dǎo)向和分裂。光信號束341的一部分朝向光學(xué)元件313偏轉(zhuǎn)，其中一部分朝向端口303偏轉(zhuǎn)，從而到達(dá)裝置325，另一部分從光學(xué)元件319向回朝向光學(xué)元件313偏轉(zhuǎn)，通過所述光學(xué)元件313，一部分光信號束被導(dǎo)向端口305，從而到達(dá)裝置331。光信號束341的另一部分通過光學(xué)元件315到達(dá)光學(xué)元件321。該部分向回朝向光學(xué)元件315偏轉(zhuǎn)，通過所述光學(xué)元件，一部分朝向光學(xué)元件317偏轉(zhuǎn)。光信號束341的一部分從光學(xué)元件317朝向端口311偏轉(zhuǎn)，從而到達(dá)裝置349。光信號束341的另一部分通過光學(xué)元件317，然后從光學(xué)元件323向回朝向光學(xué)元件317偏轉(zhuǎn)。然后，光信號束341的一部分朝向端口309偏轉(zhuǎn)，從而到達(dá)裝置343。
在一個實施例中，光信號束347從裝置343通過端口309傳輸。光信號束347由光學(xué)元件317導(dǎo)向和分裂。光信號束347的一部分通過光學(xué)元件317到達(dá)端口311，從而到達(dá)裝置349。光信號束347的另一部分朝向光學(xué)元件323偏轉(zhuǎn)。該部分向回朝向光學(xué)元件317偏轉(zhuǎn)，通過所述光學(xué)元件，一部分被引向光學(xué)元件315。光信號束347的一部分朝向光學(xué)元件321偏轉(zhuǎn)。該部分向回朝向光學(xué)元件315偏轉(zhuǎn)，通過所述光學(xué)元件315，一部分被引向端口307，從而到達(dá)裝置337。光信號束347的另一部分通過光學(xué)元件315到達(dá)光學(xué)元件313，通過所述光學(xué)元件，一部分朝向端口303偏轉(zhuǎn)，從而到達(dá)裝置325，另一部分從光學(xué)元件319向回朝向光學(xué)元件313偏轉(zhuǎn)，通過所述光學(xué)元件，一部分被引向端口305，從而到達(dá)裝置331。
在一個實施例中，光信號束353從裝置349通過端口311傳輸。光信號束353由光學(xué)元件317導(dǎo)向和分裂。光信號束353的一部分通過光學(xué)元件317到達(dá)端口309，從而到達(dá)裝置343。光信號束353的另一部分朝向光學(xué)元件315偏轉(zhuǎn)。光信號束353的一部分朝向光學(xué)元件321偏轉(zhuǎn)。該部分向回朝向光學(xué)元件315偏轉(zhuǎn)，通過所述光學(xué)元件，一部分被引向端口307，從而到達(dá)裝置337。光信號束353的另一部分通過光學(xué)元件315到達(dá)光學(xué)元件313，在那里一部分朝向端口303偏轉(zhuǎn)，從而到達(dá)裝置325，另一部分從光學(xué)元件319向回朝向光學(xué)元件313偏轉(zhuǎn)，通過所述光學(xué)元件，一部分被引向端口305，從而到達(dá)裝置331。
因而，裝置325，331，337，343和349通過按照本發(fā)明的教導(dǎo)的光互連裝置301彼此光學(xué)相連。
圖4表示按照本發(fā)明的教導(dǎo)的用于對多個裝置425，431，437，443和449提供多位多負(fù)載光總線的光互連裝置401的實施例。應(yīng)當(dāng)理解，圖4所示的實施例和圖3所示的實施例類似。如圖4所示，光互連裝置401的一個實施例包括多個端口403，405，407，409和411。在一個實施例中，配置光學(xué)元件413，415，417，419，421和423，用于以和圖3類似的方式使端口403，405，407，409和411彼此相連。如所述實施例中所示，裝置425，431，437，443和449分別通過光學(xué)鏈接427，433，439，445和451分別和端口403，405，407，409以及441相連。
在一個實施例中，裝置425，431，437，44，和449分別產(chǎn)生光信號束429，435，441，447和453。在一個實施例中，光信號束429，435，441，447和453中的每一個包括N個光束中的幾個光束。在一個實施例中，N個光束中的幾個光束的每一個光束代表信息總線的一個位線。應(yīng)當(dāng)注意，在圖4所示的實施例中，示出的光信號束429，435，441，447和453中的每一個具有N＝4個光束。因而，在本例中，由光互連裝置401提供了4位寬的多負(fù)載光總線。應(yīng)當(dāng)理解，在其它實施例中，N可以大于或小于4，構(gòu)成較寬或較窄的總線。
在一個實施例中，光互連裝置401可被用于多處理器系統(tǒng)中。例如，裝置425，431，443和449可以是CPU，裝置437可以是輸入輸出(I/O)控制器。這種實施例可被用于高級的系統(tǒng)和服務(wù)器系統(tǒng)或其類似的系統(tǒng)中。在這種實施例中，光互連裝置401對CPU和I/O控制器提供多負(fù)載光總線，控制和CPU之間的輸入和輸出操作。在另一個實施例中，一個裝置可以是CPU，其它裝置可以包括其它集成電路芯片，例如但不限于I/O控制器，芯片組，總線控制器，存儲器芯片或其類似物。
圖5是按照本發(fā)明的教導(dǎo)的包括具有通過點(diǎn)對點(diǎn)連接在一起的本發(fā)明的光互連裝置503和513的多個服務(wù)器的系統(tǒng)501的一個實施例。如圖所示，系統(tǒng)501包括光互連裝置503，用于光學(xué)連接CPU505，507，509和511。在一個實施例中，CPU505，507，509和511形成多處理器服務(wù)器。此外，系統(tǒng)501包括光互連裝置513，用于光學(xué)連接CPU515，517，519和521。在一個實施例中，CPU515，517，519和521形成另一個多處理器服務(wù)器。在一個實施例中，光互連裝置503和513類似于圖3與/或圖4中的光互連裝置。
如圖5所示的實施例中所示，I/O控制器523和光互連裝置503光學(xué)相連，I/O控制器525和光互連裝置513光學(xué)相連。在一個實施例中，I/O控制器523控制和光互連裝置503光學(xué)相連的CPU的存儲體的輸入和輸出。在一個實施例中，I/O控制器513控制和光互連裝置513光學(xué)相連的CPU的存儲體的輸入和輸出。
如圖5所示，I/O控制器523通過點(diǎn)對點(diǎn)的鏈接527和I/O控制器525相連。在一個實施例中，點(diǎn)對點(diǎn)鏈接527是電鏈接。在另一個實施例中，點(diǎn)對點(diǎn)鏈接527是光學(xué)鏈接。因而，本發(fā)明的另一個方面是，所述的光互連裝置可以被鏈接或連接在一起，以便以光學(xué)方式連接多個裝置。
圖6表示包括具有通過按照本發(fā)明的教導(dǎo)的光互連裝置627連接在一起的本發(fā)明的光互連裝置603和613的的多個服務(wù)器的系統(tǒng)601的另一個實施例。如圖所示，系統(tǒng)601包括用于光學(xué)連接CPU605，607，609和611的光互連裝置603。此外，系統(tǒng)601包括用于光學(xué)連接CPU615，617，619和621的光互連裝置613。在一個實施例中，光互連裝置603和613和圖3與/或圖4所示的光互連裝置類似。
如圖6所示的實施例所示，I/O控制器623和光互連裝置603光學(xué)相連，I/O控制器625和光互連裝置613光學(xué)相連。在一個實施例中，I/O控制器623控制和光互連裝置603光學(xué)相連的CPU的存儲體的輸入和輸出。在另一個實施例中，I/O控制器613控制和光互連裝置613光學(xué)相連的CPU的存儲體的輸入和輸出。
如圖6所示，I/O控制器623通過光互連裝置627和I/O控制器625相連。如圖6所示，另一個I/O控制器629，631，和633也可以和光互連裝置627上的其它可利用的端口光學(xué)相連。在一個實施例中，另外的I/O控制器629，631和633和其它裝置(未示出)相連，這些裝置可以和光互連裝置627相連。因而，按照本發(fā)明的教導(dǎo)，甚至大量的CPU存儲體，芯片，計算機(jī)服務(wù)器，計算機(jī)系統(tǒng)或者其它的光互連裝置，都可以和系統(tǒng)601光學(xué)相連。
在上面的詳細(xì)說明中，參照本發(fā)明的特定的示例的實施例詳細(xì)說明了本發(fā)明的方法和裝置。不過，顯然，不脫離本發(fā)明的范圍和構(gòu)思，可以對所述實施例作出許多改變和改型。因而本說明書和附圖應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為是說明性的而非限制性的。
權(quán)利要求
1.一種用于光學(xué)互連多個裝置的方法，包括分裂從第一裝置接收的第一光信號束；光學(xué)連接第二裝置和第三裝置，以便接收第一光信號束；分裂從第二裝置接收的第二光信號束；光學(xué)連接第一裝置和第三裝置，以便接收第二光信號束；分裂從第三裝置接收的第三光信號束；以及光學(xué)連接第一裝置和第二裝置，以便接收第三光信號束。
2.如權(quán)利要求1所述的用于光學(xué)互連多個裝置的方法，還包括分裂從第四裝置接收的第四光信號束；光學(xué)連接第一裝置，第二裝置，第三裝置和第五裝置，以便接收第四光信號束；分裂從第五裝置接收的第五光信號束；光學(xué)互連第一裝置，第二裝置，第三裝置和第四裝置，以便接收第五光信號束；以及光學(xué)連接第四和第五裝置，以便接收第一，第二和第三光信號束。
3.如權(quán)利要求1所述的用于光學(xué)互連多個裝置的方法，還包括向回朝向第一束分裂器偏轉(zhuǎn)第二光信號束，使得第三裝置被光學(xué)連接，以便接收第二光信號束。
4.如權(quán)利要求2所述的用于光學(xué)互連多個裝置的方法，還包括向回朝向第二束分裂器偏轉(zhuǎn)第三光信號束，使得第四和第五裝置被光學(xué)連接，以便接收第三光信號束。
5.如權(quán)利要求2所述的用于光學(xué)互連多個裝置的方法，還包括向回朝向第三束分裂器偏轉(zhuǎn)第四光信號束，使得第一、第二和第三裝置被光學(xué)連接，以便接收第四光信號束。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中第一，第二和第三裝置中的至少一個包括集成電路芯片。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中第一，第二和第三裝置中的至少一個包括計算機(jī)系統(tǒng)。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中第一光信號束包括多個光束，所述多個光束的每一個作為信息總線的一個位線。
9.一種光互連裝置，包括第一光學(xué)輸入/輸出(I/O)端口，所述第一光學(xué)I/O端口用于光學(xué)連接第一裝置，所述第一光學(xué)I/O端口用于從第一裝置接收第一光學(xué)信號；和第二裝置光學(xué)相連的第二光學(xué)I/O端口，所述第二光學(xué)I/O端口用于從第二裝置接收第二光信號束；所述第一光信號束通過第二光學(xué)I/O端口向第二裝置傳輸，第二光信號束通過第一光學(xué)I/O端口向第一裝置傳輸；以及和第一以及第二光學(xué)I/O端口光學(xué)相連的第三光學(xué)I/O端口，所述第三光學(xué)I/O端口和第三裝置光學(xué)相連，所述第三光學(xué)I/O端口用于從第三裝置接收第三光學(xué)信號，所述第一或第二光信號束通過第三光學(xué)I/O端口向第三裝置傳輸，所述第三光學(xué)信號束通過第一或第二I/O端口分別向第一或第二裝置傳輸。
10.如權(quán)利要求9所述的光互連裝置，還包括和第一、第二以及第三光學(xué)I/O端口光學(xué)相連的第四光學(xué)I/O端口，所述第四光學(xué)I/O端口和第四裝置光學(xué)相連，所述第四光學(xué)I/O端口用于從第四裝置接收第四光學(xué)信號，所述第一、第二和第三光信號束通過第四光學(xué)I/O端口向第四裝置傳輸，所述第四光學(xué)信號束通過第一、第二或第三I/O端口分別向第一、第二和第三裝置傳輸；以及和第一、第二、第三和第四光學(xué)I/O端口光學(xué)相連的第五光學(xué)I/O端口，所述第五光學(xué)I/O端口和第五裝置光學(xué)相連，所述第五光學(xué)I/O端口用于從第五裝置接收第五光學(xué)信號，所述第一、第二、第三和第四光信號束通過第五光學(xué)I/O端口向第五裝置傳輸，所述第五光學(xué)信號束通過第一、第二、第三和第四I/O端口分別向第一、第二、第三和第四裝置裝置傳輸。
11.如權(quán)利要求9所述的光互連裝置，其中第一，第二和第三裝置中的至少一個包括集成電路芯片。
12.如權(quán)利要求9所述的光互連裝置，其中第一，第二和第三裝置中的至少一個包括計算機(jī)系統(tǒng)。
13.如權(quán)利要求9所述的光互連裝置，其中第一光信號束包括多個光束，所述多個光束的每一個作為信息總線的一個位線。
14.一種光互連裝置，包括第一、第二和第三光學(xué)輸入/輸出(I/O)端口；以及和第一、第二以及第三光學(xué)I/O端口相連的第一光學(xué)元件，所述第一光學(xué)元件用于從第一光學(xué)I/O端口接收第一光信號束，所述第一光學(xué)元件用于把第一光信號束分裂成第一光信號束的第一和第二部分，所述第一光信號束的第一部分被第二光學(xué)I/O端口接收，所述第一光信號束的第二部分由第三光學(xué)I/O端口接收。
15.如權(quán)利要求14所述的光互連裝置，還包括第四光學(xué)I/O端口；以及和所述第一光學(xué)元件以及第三和第四光學(xué)I/O端口光學(xué)相連的第二光學(xué)元件，所述第二光學(xué)元件用于從第一光學(xué)元件接收第一光信號束的第二部分，所述第二光學(xué)元件把所述第一光信號束的第二部分分裂成第一光信號束的第二部分的第一和第二部分，第一光信號束的第二部分的第一部分被第三光學(xué)I/O端口接收，第一光信號束的第二部分的第二部分被第四光學(xué)I/O端口接收。
16.如權(quán)利要求15所述的光互連裝置，還包括第五光學(xué)I/O端口；以及和所述第二光學(xué)元件以及第四和第五光學(xué)I/O端口光學(xué)相連的第三光學(xué)元件，所述第三光學(xué)元件用于從第二光學(xué)元件接收第一光信號束的第二部分的第二部分，所述第二光學(xué)元件把所述第二光信號束的第二部分的第二部分分裂成第一光信號束的第二部分的第二部分的第一和第二部分，第一光信號束的第二部分的第二部分的第一部分被第四光學(xué)I/O端口接收，第一光信號束的第二部分的第二部分的第二部分被第五光學(xué)I/O端口接收。
17.如權(quán)利要求14所述的光互連裝置，還包括和第一光學(xué)元件光學(xué)相連的第四光學(xué)元件，所述第四光學(xué)元件用于向回朝向第一光學(xué)元件偏轉(zhuǎn)從所述第一光學(xué)元件引導(dǎo)的光束。
18.如權(quán)利要求15所述的光互連裝置，還包括和第二光學(xué)元件光學(xué)相連的第五光學(xué)元件，所述第五光學(xué)元件用于向回朝向第二光學(xué)元件偏轉(zhuǎn)從所述第二光學(xué)元件引導(dǎo)的光束。
19.如權(quán)利要求16所述的光互連裝置，還包括和第二光學(xué)元件光學(xué)相連的第五光學(xué)元件，所述第五光學(xué)元件用于向回朝向第二光學(xué)元件偏轉(zhuǎn)從所述第二光學(xué)元件引導(dǎo)的光束。
20.如權(quán)利要求17所述的光互連裝置，其中第一光學(xué)元件用于接收來自第二光學(xué)I/O端口的第二光學(xué)信號束，，第一光學(xué)元件用于把第二光學(xué)信號束分裂成第二光學(xué)信號束的第一和第二部分，第二光學(xué)信號束的第一部分被第一光學(xué)I/O端口接收，第二光學(xué)信號束的第二部分被從第四光學(xué)元件向回向著第一光學(xué)元件偏轉(zhuǎn)，并且然后第二光學(xué)信號束的第二部分的一部分被引向第三光學(xué)I/O端口。
21.如權(quán)利要求18所述的光互連裝置，其中第二光學(xué)元件用于接收來自第三光學(xué)I/O端口的第三光學(xué)信號束，第二光學(xué)元件用于把第三光學(xué)信號束分裂成第三光學(xué)信號束的第一和第二部分，第三光學(xué)信號束的第一部分被第一光學(xué)元件接收，第三光學(xué)信號束的第二部分被從第五光學(xué)元件向回向著第二光學(xué)元件偏轉(zhuǎn)，并且然后第三光學(xué)信號束的第二部分的一部分被引向第四光學(xué)I/O端口。
22.如權(quán)利要求19所述的光互連裝置，其中第三光學(xué)元件用于接收來自第四光學(xué)I/O端口的第四光學(xué)信號束，第三光學(xué)元件用于把第四光學(xué)信號束分裂成第四光學(xué)信號束的第一和第二部分，第四光學(xué)信號束的第一部分被第五I/O端口接收，第四光學(xué)信號束的第二部分被從第六光學(xué)元件向回向著第三光學(xué)元件偏轉(zhuǎn)，并且然后第四光學(xué)信號束的第二部分的一部分被引向第二光學(xué)元件。
23.如權(quán)利要求19所述的光互連裝置，其中第三光學(xué)元件用于接收來自第五光學(xué)I/O端口的第五光學(xué)信號束，第三光學(xué)元件用于把第五光學(xué)信號束分裂成第五光學(xué)信號束的第一和第二部分，第五光學(xué)信號束的第一部分被第四光學(xué)I/O端口接收，第五光學(xué)信號束的第二部分被引導(dǎo)到第二光學(xué)元件。
24.如權(quán)利要求14所述的光互連裝置，其中第一、第二和第三光學(xué)I/O端口中的至少一個被配置和集成電路芯片光學(xué)相連。
25.如權(quán)利要求14所述的光互連裝置，其中第一、第二和第三光學(xué)I/O端口中的至少一個被配置和計算機(jī)系統(tǒng)相連。
26.如權(quán)利要求14所述的光互連裝置，其中第一光信號束包括多個光束，所述多個光束的每一個作為信息總線的一個位線。
27.一種系統(tǒng)，包括具有多個光學(xué)I/O端口的第一光互連裝置，所述第一光互連裝置的多個光學(xué)I/O端口的每一個彼此相連；第一I/O控制器，其和所述第一光互連裝置的多個光學(xué)I/O端口的一個相連；具有多個光學(xué)I/O端口的第二光互連裝置，所述第二光互連裝置的多個光學(xué)I/O端口的每一個彼此相連；以及第二I/O控制器，其和所述第二光互連裝置的多個光學(xué)I/O端口的一個相連，第一和第二I/O控制器彼此相連，從而在第一和第二光互連裝置之間提供一個鏈路。
28.如權(quán)利要求27所述的系統(tǒng)，其中所述第一和第二I/O控制器電氣相連。
29.如權(quán)利要求27所述的系統(tǒng)，其中所述第一和第二I/O控制器光學(xué)相連。
30.如權(quán)利要求27所述的系統(tǒng)，還包括具有多個光學(xué)I/O端口的第三光互連裝置，所述第三光互連裝置的多個光學(xué)I/O端口的每一個彼此相連，第一I/O控制器，其和所述第三光互連裝置的多個光學(xué)I/O端口的第一個光學(xué)相連，第二I/O控制器，其和所述第三光互連裝置的多個光學(xué)I/O端口的第二個相連。
全文摘要
本發(fā)明披露了一種用于光學(xué)互連多個裝置的裝置,所述光互連裝置包括多個光學(xué)端口(403,405,407),這些端口相互雙向相連。在一個實施例中,這些光學(xué)元件包括一個或幾個束分裂器(413,415,417)和反射器(419,421,423)。所述光互連裝置的每個光學(xué)端口被配置用于和另一個裝置例如集成電路芯片,計算機(jī)系統(tǒng)等通過光學(xué)鏈路(427,433,439)例如光纖光學(xué)相連。在一個實施例中,所述光學(xué)端口適應(yīng)一組N個光束,從而提供N位寬的多負(fù)載光學(xué)總線。
文檔編號H04B10/00GK1423754SQ00818290
公開日2003年6月11日 申請日期2000年9月29日 優(yōu)先權(quán)日1999年11月11日
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