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掌上紙引未來
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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的輸入輸出信號大部分為光信號。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。使光波導(dǎo)中的光信號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)換光信號的光束寬度。一般需要校對光軸。
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，但無需對準(zhǔn)光軸。因?yàn)槔昧斯獠▽?dǎo)靠得非常近時(shí)，部分光就會轉(zhuǎn)移到旁邊波導(dǎo)上的性質(zhì)。IBM將這叫做“adiabaticopticalcoupling（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，相對于±2μm的定位偏差，損耗不到0.5dB。
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