[发明专利]用于通信的集成设备

说明书

本发明提供了一种光学模块，包括在单个硅基板上具有光学/电气接口和协议转换器的集成设备中，所述光学模块包括：分别与一个或多个激光器装置耦接的一个或多个调制器，用于向光学接口产生第一光信号；以及一个或多个光电检测器，用于检测来自光学接口的第二光信号，以生成电流信号。此外，所述设备包括发送通道模块，耦接在光学模块与电气接口之间，以接收来自电气接口的第一电信号并且提供成帧协议，用于驱动所述一个或多个调制器。而且，所述设备包括耦接在光学模块与电气接口之间的接收通道模块，以处理电流信号，从而将第二电信号发送到电气接口。

交叉引用相关申请

本申请要求于2014年3月3日提交的美国临时申请第61/947,374号的优先权，该临时申请具有共同受让人并且全文实际上并入本文中，以作参考。

技术领域

本发明涉及电信技术。更具体而言，本发明的各种实施方式提供了通信接口，该接口被配置为通过光学通信网络传输具有高带宽的数据。

背景技术

在过去的几十年，通信网络的使用迅猛发展。在早期的因特网中，流行的应用程序限于电子邮件、公告栏以及主要基于信息和文本的网页浏览，并且所传输的数据量通常较小。如今，因特网和移动应用程序需要大量带宽，用于传输照片、视频、音乐以及其他多媒体文件。例如，社会网络(例如，Facebook)每天处理超过500TB的数据。随着对数据和数据传输的这种高度需求，需要提高现有数据通信系统，以解决这些需要。

发明内容

在某些实施方式中，由在脊柱-叶(spine-leaf)网络架构内的各种装置(例如，脊柱交换机和叶交换机)使用通信接口，这允许在服务站之间共享大量数据。

在现代电气互连系统中，高速串行链路代替了并行数据总线，并且由于CMOS技术的演变，所以串行链路速度快速增大。因特网宽带几乎每隔两年就翻倍，遵循摩尔定律。但是摩尔定律在今后十年结束。标准的CMOS硅晶体管在大约5nm时停止扩展。并且，由工艺放大造成的因特网带宽增大达到平衡。但是，因特网和移动应用程序连续需要大量带宽，来传输照片、视频、音乐以及其他多媒体文件。本公开描述了用于在摩尔定律之外提高通信带宽的技术和方法。

串行链路性能由通道电气带宽和电子元件限制。为了解决由带宽限制造成的符号间干扰(ISI)问题，需要使所有电气元件尽可能接近，以减少在其间的距离或通道宽度。在所谓的3-D IC内堆叠芯片，保证一次性提高其功能，但是非常昂贵。在本公开中实现这个目标的另一种方法是使用多芯片模块技术。

在一个实例中，增大带宽的一种替换方法是使光学装置接近电气装置移动。硅光子是一种用于使光学器件更接近硅移动的重要技术。在这个专利申请中，公开一种高速电气光学器件多芯片模块装置，用于实现每秒兆兆位的速度，并且公开其变体。

在一个实例中，本发明提供了一种用于高速电信的集成设备。该集成设备包括基于硅光子的光学模块，该模块被配置为将电信号转换成光信号，用于进行100Gb/s或400Gb/s高速率通信。光学模块被配置为在具有20nm信道间隔的粗波分多路复用(CWDM)网格中输出具有波长的一个或多个光信号，例如，具有峰值为1270nm的第一波长的第一激光、具有峰值为1290nm的第二波长的第二激光、具有峰值为1310nm的第三波长的第三激光以及具有峰值为1330nm的第四波长的第四激光。光学模块替换地配置为在具有从1525到1565nm的范围内的c带内具有峰值波长的密集波分复用(DWDM)网格中输出一个或多个信道波长。