[发明专利]一种光电混合逻辑装置

说明书

技术领域

本申请涉及集成电路技术领域，特别涉及一种光电混合逻辑装置。

背景技术

在数字电路中，逻辑门是数字电路中最基本的组成结构，有了各种逻辑门便可以实现各种复杂的计算。一般来说，逻辑门包括与门、或门、非门、与非门、或非门等多种。

传统中的逻辑门都是以电计算来实现的，传递的是电信号。但是随着半导体工艺水平的提高，集成电路朝着集成度高、功耗低以及速度快等方向发展，目前为止，集成电路依然遵循着摩尔定律的规律。但是，无论集成电路如何发展，电计算的速度不可能无限发展下去，并且目前电计算的带宽依然无法满足一些领域的要求，集成电路的集成度也会在不久的将来达到极限。因此，需要提供一种新的计算方式，来支持计算速度和带宽的进一步提高。

由于光在速度和宽度上都有优势，因此，光计算可以替代电计算以适应时代的需要。因此，可以由光信号来实现逻辑计算，即全光逻辑门。

但是，由于光的特殊性质，目前纯光学的互连和光计算系统没有具体而有效的实现路径，依然存在非常多的问题需要解决。另一方面，电计算系统已经非常成熟。因此，可以将光和电结合起来，使其发挥各自的优势，共同来实现逻辑运算。

现有技术中，光电混合逻辑装置均是注重工艺实现，并且对于实现时序逻辑的光计算模块，则更关注光寄存器的实现方式，下面介绍现有技术中的光电混合逻辑装置。

参见图1，该图为现有技术中的一种光电混合系统示意图。

从图1中可以看出，下面为电模块302，上面为光模块301，两个模块通过特殊设计的接口324和326组合在一起，实现光模块和电模块之间的相互通信。

图1这种光电混合系统是将光模块和电模块通过接口组合起来，本质上是通过特殊的工艺来实现的，并不涉及具体系统的组成，而且没有将电计算和光计算完全组合起来，只是将两种模块物理连接起来而已，因此，并没有充分发挥光计算和电计算的各自优势。

参见图2，该图为现有技术中的另一种光电混合系统示意图。

图2所示的光电混合系统包括三种功能层，最顶层的三个模块(107a、107b、107c)是电可编程器件，中间一层(101)为光互连层，光互连层101的上下两层(105a和105b)均是电互连层。

其中，光互连层和电互连层均可以通过配置实现线路的选择。因此，图2所示的结构实现了计算器件、光互连、电互连三个维度上的可编程。

但是，计算最终还是依靠最顶层的电芯片，因此，图2这种结构本质上是光互连的电计算系统，并没有发挥光计算的优势。

综上，现有技术中没有一种光电混合逻辑结构可以将电计算和光计算完整的结合起来，充分发挥各自的优势。

因此，本领域技术人员需要提供一种光电混合逻辑装置，能够集中光计算和电计算的优点，实现真正的光电结合进行逻辑计算。

发明内容

为了解决上述技术问题，本申请实施例提供了一种光电混合逻辑装置，能够集成光计算和电计算优点，实现真正的光电结合进行逻辑计算。

本申请实施例公开了如下技术方案：

第一方面，提供一种光电混合逻辑装置，包括：电计算逻辑模块、光计算逻辑模块、时序控制模块和光输出模块；

所述电计算逻辑模块，用于接收控制信号，对所述控制信号进行电逻辑计算处理后输出控制信号计算结果；所述控制信号和控制信号计算结果均为电信号；

所述光计算逻辑模块，用于接收数据信号，对所述数据信号进行光逻辑计算处理后输出数据信号计算结果给所述光输出模块；所述数据信号和数据信号计算结果为光信号；

所述时序控制模块，用于输出时钟信号分别给所述电计算逻辑模块和所述光输出模块，用于控制所述控制信号计算结果和数据信号计算结果同时输出或者间隔预定时间输出；

所述光输出模块，用于在所述时钟信号的控制下通过控制光路的通断控制所述数据信号计算结果的输出。

在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述时序控制模块输出两路所述时钟信号，分别为第一时钟信号和第二时钟信号；

所述第一时钟信号输出给所述电计算逻辑模块，所述第二时钟信号输出给所述光输出模块。

结合第一方面及上述任一种可能的实现方式中，在第二种可能的实现方式中，所述第一时钟信号和第二时钟信号的时序不同。

结合第一方面及上述任一种可能的实现方式中，在第三种可能的实现方式中，所述时钟信号为一路，该路时钟信号同时输出给所述电计算逻辑模块和所述光输出模块。