[发明专利]具有位于共用衬底上的超导和非超导组件的计算系统

说明书

提供了一种计算系统，该计算系统包括具有超导组件和非超导组件两者的共用衬底。超导组件可以朝向共用衬底的第一端被附接，并且非超导组件可以朝向共用衬底的与第一端相对的第二端被附接。共用衬底可以包括用于将超导组件与非超导组件互连的电路迹线。隔热罩可以将共用衬底的第一端与第二端热隔离，使得超导组件被配置为在2开尔文至77开尔文之间的温度范围中操作，并且非超导组件被配置为在200开尔文至400开尔文之间的温度范围中操作。每个超导组件可以被配置为主要提供处理器功能性，并且每个非超导组件可以被配置为主要提供存储功能性。

背景技术

在电子设备中使用的基于半导体的集成电路，诸如数字处理器，包括基于互补金属氧化物半导体(CMOS)技术的数字电路。然而，CMOS技术在器件尺寸方面已达到其极限。此外，基于CMOS技术的数字电路在高时钟速度的功耗已日益成为高性能数字电路和系统中的限制因素。作为示例，数据中心中的服务器越来越消耗大量功率。功耗部分地是由于即使CMOS电路处于非活动状态时的能量耗散而造成的功率损耗的结果。这是因为即使这样的电路是不活动的并且不消耗任何动态功率，但是由于需要维持CMOS晶体管的状态，这些电路仍然要消耗功率。

基于CMOS技术，使用处理器和相关组件的另一种方法是使用基于超导逻辑的组件和设备。基于超导逻辑的组件和设备也可以被用来处理诸如量子位的量子信息。然而，由于需要在低温(例如，4K)下操作，即使是诸如超导存储器的基于超导逻辑的设备也会消耗大量功率。

发明内容

在本公开的一个方面中，提供了一种包括壳体的计算系统，其中在壳体内部维持与壳体外部的大气压力相比的较低压力。该计算系统还可以包括：在壳体内部的第一衬底，第一衬底被布置在第一平面中，第一衬底具有与第一平面平行的第一表面和第二表面，其中第二表面与第一表面相对，其中第一组第一多个组件朝向第一衬底的第一端被附接到第二表面，并且其中第二组第二多个组件朝向第一衬底的第二端被附接到第二表面，其中第一端与第二端相对，其中第一多个组件中的每个被配置为主要提供处理器功能性，并且其中第二多个组件中的每个被配置为主要提供存储功能性。

该计算系统还可以包括：在壳体内部的第二衬底，第二衬底被布置在第一平面上方或下方的第二平面中，第二衬底具有与第二平面平行的第三表面和第四表面，其中第四表面与第三表面相对，其中第三组第一多个组件朝向第二衬底的第三端被附接到第四表面，并且其中第四组第二多个组件朝向第二衬底的第四端被附接到第四表面，其中第三端与第四端相对，并且其中第一衬底和第二衬底中的每个包括多个电路迹线，多个电路迹线用于将第一多个组件的至少子集与第二多个组件的至少子集互连。

该计算系统还可以包括：隔热罩，其被配置为将第一衬底的第一端与第二端热隔离，并且将第二衬底的第三端与第四端热隔离，使得第一多个组件中的每个被配置为在第一温度操作，并且第二多个组件中的每个被配置为在大于第一温度的第二温度操作，并且其中第一温度在2开尔文至77开尔文之间的范围中，并且其中第二温度在200开尔文至400开尔文之间的范围中。

在本公开的另一方面中，提供了一种包括壳体的计算系统，其中在壳体内部维持真空。该计算系统还可以包括：在壳体内部的第一衬底，第一衬底被布置在第一平面中，第一衬底具有与第一平面平行的第一表面和第二表面，其中第二表面与第一表面相对，其中第一组第一多个组件朝向第一衬底的第一端被附接到第二表面，并且其中第二组第二多个组件朝向第一衬底的第二端被附接到第二表面，其中第一端与第二端相对，其中第一多个组件中的每个被配置为主要提供处理器功能性，并且其中第二多个组件中的每个被配置为主要提供存储功能性。

该计算系统还可以包括：在壳体内部的第二衬底，第二衬底被布置在第一平面上方或下方的第二平面中，第二衬底具有与第二平面平行的第三表面和第四表面，其中第四表面与第三表面相对，其中第三组第一多个组件朝向第二衬底的第三端被附接到第四表面，并且其中第四组第二多个组件朝向第二衬底的第四端被附接到第四表面，其中第三端与第四端相对，并且其中第一衬底和第二衬底中的每个包括多个电路迹线，多个电路迹线用于将第一多个组件的至少子集与第二多个组件的至少子集互连。