[发明专利]一种晶上系统封装结构

说明书

本发明涉及一种晶上系统封装结构，包括：晶上系统，其包括光电共封芯片和计算芯片，其中光电共封芯片位于计算芯片的外侧，多个光电共封芯片包围多个计算芯片，且光电共封芯片与外界相连。在晶上系统最外层设置光电共封芯片，光电共封芯片包括共封光芯片和电交换芯片，通过光芯片与外界进行高速数据传输，并通过电交换芯片，为晶上系统内部集成的计算芯片提供高速数据交换通道，提高了晶上系统与外界的数据传输效率，满足晶上系统的超高数据吞吐量需求，同时降低超算整体功耗。

技术领域

本发明涉及半导体封装技术领域，尤其涉及一种晶上系统封装结构。

背景技术

人工智能(AI)技术的发展和终端海量数据的产生，对计算中心的数据处理能力提出前所未有的挑战。传统的训练大型AI模型常常是基于器件、组件、模块、机架逐层堆叠系统的工程技术路线，使用连接在一起的数千台机器集群一起工作，这种架构在面对日益膨胀的数据处理需求时，在功耗、时延、体积、可靠性等方面都遭遇前所未有的严峻挑战。为此，在芯片上集成更多的计算单元成为大型人工智能计算的迫切需求，以晶圆尺度超大芯片为特征的晶上系统概念也应运而生。

然而，晶上系统在晶圆尺度内集成了上万亿的晶体管和数十万的计算内核，所处理的数据带宽已经达到TB/S级别甚至PB/S级别,在和外界的通信接口方面，现有单纯的电信号传输的方案在功耗、带宽和数据吞吐量方面都面临严重挑战。

发明内容

为解决现有技术中的上述问题中的至少一部分问题，本发明提供了一种晶上系统封装结构，包括：

晶上系统，其包括光电共封芯片和计算芯片，其中光电共封芯片位于计算芯片的外侧，多个光电共封芯片包围多个计算芯片，且光电共封芯片与外界相连。

进一步地，所述光电共封芯片包括共封光芯片和电交换芯片，其中通过所述共封光芯片与外界进行数据传输，并通过所述电交换芯片为计算芯片提供数据交换通道。

进一步地，所述光电共封芯片通过光纤与外界相连。

进一步地，还包括：

互联结构，所述互联结构的第一面与所述光电共封芯片和所述计算芯片的正面相连，其中所述光电共封芯片和所述计算芯片通过所述互联结构信号互连，所述互联结构、所述光电共封芯片及所述计算芯片构成重构晶圆。

进一步地，所述互联结构为重布线层。

进一步地，还包括：

转接板，所述转接板的第一面与所述互联结构的第二面电连接，所述互联结构的第二面与所述互联结构的第一面相对；

电源模块，其设置在所述转接板的第二面并与所述转接板形成电连接；

散热模块，其布置在所述光电共封芯片和所述计算芯片的背面。

进一步地，所述转接板中具有硅通孔，所述硅通孔与所述互联结构及所述电源模块电连接。

进一步地，还包括：

金属柱，所述金属柱设置在所述互联结构的第一面上，并与互联结构电连接；

电源模块，其布置在所述光电共封芯片和所述计算芯片的背面，并与所述金属柱电连接；

散热模块，其布置在所述互联结构的第二面上，所述互联结构的第二面与所述互联结构的第一面相对。

进一步地，多个所述金属柱布置在光电共封芯片和/或计算芯片之间的空隙。

进一步地，所述晶上系统还包括包封层，其包封光电共封芯片和计算芯片。