(57)【要約】  本発明の実施形態は、ハイエンドマルチプロセッサコンピュータシステム等のマルチコンポーネントシステム内の密であるがアクセス可能であり十分に相互接続された部品配置、及びそのような配置を構築する方法を含む。記載の実施形態において、「フラット部品」（２０２、２０６）と呼ばれる、集積回路を含む処理部品が、相互に通信するフラット部品のローカルブロック（４００）内に配置される。ローカルフラット部品ブロックは、相互接続された基本マルチブロック繰り返し単位（７００）内に配置され、この基本ローカルブロック繰り返し単位同士は、任意の指定の３次元容積をほぼ埋めるように組み立てることができる３次元の規則的な繰り返し構造内に積層される（図９）。この配置は、指定の容積の表面から３次元配置内の任意の特定のローカルブロック部品への比較的短い直接経路（１３１２〜１３２０）を提供する。
2008512773.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
３次元格子（図９）内に配置される多数のフラット部品（２９２、２０６）を有するシステムであって、該３次元格子は、
或るシステム部品間間隔で結合された多数の平行なフラット部品（４０２〜４１０）をそれぞれ含み、多数の基本繰り返し単位（７００）内に配置されるローカル部品ブロック（４００）であって、該基本繰り返し単位はさらに２次元レイヤ内に配置され、該２次元レイヤは上下に積層されて前記３次元格子を形成し、該３次元格子内の各フラット部品に、直線的な遮るもののない空間（１３１２〜１３１２０）を介して、前記３次元格子の外面上の点からアクセスできるようにするローカル部品ブロック（４００）
を備えることを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記フラット部品（２０２、２０６）は１つ又は複数の
内部光学部品、
内部電気部品、
内部流体部品、
内部機械部品、及び
内部ハイブリッド複合部品
を含むことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
各フラット部品（２０２、２０６）はほぼ正方形であり、各辺に等間隔のコネクタ（１０３、１０５〜１２２、１３０〜１３８、１４０〜１４８）を含み、
選択された第１のローカル部品ブロック（４００）内の各フラット部品は同じ向きであり、該第１のローカル部品ブロックの各フラット部品に直交するがそれと共通の線を含むフラット部品を有する近傍の第２のローカル部品ブロックの各フラット部品を、一対のコネクタを介して前記第１のローカル部品の各フラット部品に相互接続することができ、前記一対のコネクタは、前記第１のローカル部品ブロック及び前記第２のローカル部品ブロックの各々のフラット部品から１本ずつ与えられることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
各基本繰り返し単位（７００）は４つのスロットを含み、該４つのスロットのうち３つは３つの互いに垂直な向きのローカル部品ブロック（７０２、７０４、７０６）で満たされ、第４のスロット（７０８）は空であり、
各２次元レイヤは、基本繰り返し単位の行及び列を含む２次元グリッド内に取り付けられた同じ向きの複数の基本繰り返し単位を含み、
前記３次元格子内の各２次元レイヤは、該２次元レイヤのグリッド方向と一致する２つの直交する方向における基本繰り返し単位の寸法の２分の１の平行移動により近傍レイヤとずれている（図８）ことを特徴とする請求項４に記載のシステム。
【請求項５】
前記３次元格子の外面上の点からの、該３次元格子内の各フラット部品にアクセスすることができる前記直線的な遮るもののない空間（１３１２〜１３１２０）は、電気信号、光信号、流体信号、又は他の信号が前記３次元格子を通って流れることのできる経路を提供することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
フラット部品の密な相互接続された３次元格子（図９）を構築する方法であって、
各ローカル部品ブロックは、或るシステム部品間間隔で結合される多数の平行なフラット部品（４０２〜４１０）を含み、フラット部品（２０２、２０６）をローカル部品ブロック（４００）内に配置することと、
前記ローカル部品ブロックを多数の同一の基本繰り返し単位（７００）内に配置することと、及び
前記３次元格子の中の各フラット部品が、該３次元格子内の各フラット部品に、直線的な遮るもののない空間（１３１２〜１３２０）を介して、前記３次元格子の外面上の点からアクセスできるように前記３次元格子を形成するために、上下にずらして積層される（図８）２次元レイヤの中に、前記基本繰り返し単位を配置することと、
を含むことを特徴とするフラット部品の密な相互接続された３次元格子を構築する方法。
【請求項７】
前記フラット部品（２０２、２０６）は１つ又は複数の
内部光学部品、
内部電気部品、
内部流体部品、
内部機械部品、及び
内部ハイブリッド複合部品
を含むことを特徴とする請求項６に記載のフラット部品の密な相互接続された３次元格子を構築する方法。
【請求項８】
各フラット部品（２０２、２０６）はほぼ正方形であり、各辺に等間隔のコネクタを含み、
各基本繰り返し単位（７００）は４つのスロットを含み、該４つのスロットのうち３つは３つの互いに垂直な向きのローカル部品ブロック（７０２、７０４、７０６）で満たされ、第４のスロット（７０８）は空であることを特徴とする請求項６に記載のフラット部品の密な相互接続された３次元格子を構築する方法。
【請求項９】
各２次元レイヤは、基本繰り返し単位の行及び列を含む２次元グリッド内に取り付けられた同じ向きの複数の基本繰り返し単位（７００）を含み、
前記３次元格子内の各２次元レイヤは、該２次元レイヤのグリッド方向と一致する２つの直交する方向における基本繰り返し単位の寸法の２分の１の平行移動により近傍レイヤとずれている（図８）ことを特徴とする請求項６に記載のフラット部品の密な相互接続された３次元格子を構築する方法。
【請求項１０】
前記３次元格子の外面上の点からの、該３次元格子内の各フラット部品にアクセスすることができる前記直線的な遮るもののない空間（１３１２〜１３２０）は、電気信号、光信号、流体信号、又は他の信号が前記３次元格子を通って流れることのできる経路を提供することを特徴とする請求項６に記載のフラット部品の密な相互接続された３次元格子を構築する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンピュータアーキテクチャに関し、特に、集積回路又は他のタイプの電気部品、光学部品、又は流体部品を含む部品を小型の３次元容積内に比較的密に詰めて相互接続するための方法及び組織構造に関し、この３次元容積には追加部品を容易に追加でき、３次元容積の内部の個々の部品は３次元容積の外部の点からアクセス可能なままである。
【背景技術】
【０００２】
過去５０年間に、電子計算システムは、複雑な部屋ほどの大きさの真空管ベースの巨大なものから、それに比べて素晴らしく高速且つ効率的な集積回路ベースのコンピュータシステム（非常にパワフルなマルチベクトルプロセッサ及び超並列スーパーコンピュータシステムを含む）へと進化した。ハイエンドのスーパーコンピュータシステムでは、プロセッサ間に短く十分に直接的で高帯域幅の相互接続を提供して複数のプロセッサ間での計算タスクの分散を可能にするために、効率的なプロセッサ間通信を設計すると共にプロセッサをスーパーコンピュータシステム内で空間的に組織することに大きな注目が注がれている。
【０００３】
現在のサブマイクロスケール及びナノスケールの電子回路の非常に速いスイッチング速度は十分に高速であるため、第１の論理状態を表す電子信号は、次の状態からの信号がプロセッサにより生成されるまでに、信号経路に沿って光速で数十センチメートルしか移動しない場合がある。通信経路は、所与の瞬間に信号経路内で通信することのできる論理状態の数が限られているため、金属線又は光学的な光路により相互接続されたプロセッサの物理的分離は、マルチプロセッサシステムにおいて大きな処理遅延を生じる場合がある。改良されたコンパイラ技術、及び大きなタスクを別個の並列タスクに分解するための改良されたアルゴリズム方法を含む改良された並列処理の方法及び技法が、超並列コンピュータシステムにおけるより多い数のプロセッサの効率的であり得る使用を可能にしてきた。このような構成は、集積回路のますます小さくなる小型化を生じ、これに対応して、集積回路デバイス内及びマルチ集積回路部品デバイス（マルチプロセッサデバイス等）内の両方での高密度化を伴ってきた。しかし、単一集積回路システムでも、マルチコンポーネントシステムでも、部品の高密度化の傾向は、部品間に高帯域幅の相互接続を提供する必要性、部品への直接アクセスの必要性、及び熱を放散できる経路を提供する必要性によりバランスがとられてきた。したがって、ハイエンドのマルチコンポーネントコンピュータシステム及び他の電子システムの設計者及び製造業者は、部品密度の高い配置と、アクセス性及び相互接続性との両方を提供するようにマルチコンポーネントデバイス内で集積回路等の電子部品を組織する方法を探し続けている。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の実施形態は、ハイエンドのマルチプロセッサコンピュータシステム等のマルチコンポーネントシステム内の密であるがアクセス可能であり良好に相互接続された部品配置、及びこのような配置を構築する方法を含む。記載される一つの実施の形態において、「フラット部品」と呼ばれる、集積回路を含む処理部品が、相互に通信するフラット部品のローカルブロック内に配置される。ローカルフラット部品ブロックは、相互接続された基本マルチローカルブロック繰り返し単位内に配置され、この基本ローカルブロック繰り返し単位は、任意の指定の３次元容積をほぼ満たすように組み立てることができる３次元の規則的な繰り返し構造内に積層される。この配置は、指定の容積の表面から３次元配置内の任意の特定のローカルブロック及びフラット部品への比較的短く直接的な経路を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
本発明の一実施形態は、ハイエンドコンピューティングシステム又は他の電子システムの集積回路等の平面状部品を指定の容積内に配置する方法であって、それによって、（１）高度に相互接続された部品、（２）指定の容積の外部の点から個々の部品への直接通信経路、（３）容積及び寸法のスケーラビリティ、（４）部品間の間隔のフレキシビリティ、並びに（５）モジュール式サブアセンブリ及び追加部品の組み込みを達成する方法を示す。いくつかの関連する実施形態が後述されるが、個々の部品の設計と、相互接続の方法論及び空間配置との両方において極めて多数の変形が可能である。添付の特許請求の範囲により規定される本発明は、説明の長さ及び明確さに関連する実際的な理由から全てが以下で詳細に開示される訳ではない非常に多数の代替的実施形態を包含する。
【０００６】
図１は、ハイエンドコンピューティングシステム又は他の電気システムの、本発明の方法により密な相互接続された３次元配置内に配置される個々の平面状部品を示す。部品１０１は、３次元配置における近傍部品との相互接続を可能にするためのコネクタ１０５及び１１４のような一連のコネクタを有する正方形の平面状基板１０３を備える。この平面状部品を「フラット部品」と呼ぶ。図１に示すフラット部品は、本発明の実施形態の説明のために、比較的対称性の低い部品に対する本発明の実施形態の応用性を実証するように選択される。単一タイプの双方向コネクタを有すると共に４回回転対称性を有し、正方形のフラット部品を含むより対称性の高い部品は、マルチコンポーネントアセンブリについて遥かに単純な場合を示す。「フラット」という用語は、部品が１つの寸法において他の２つの寸法よりも薄いという事実のみを示すものである。フラット部品の表面は必ずしも平滑でも平面でもなく、起伏特徴、及び他のタイプの表面特徴、パターン、又はテクスチャを含み得る。図１に示す例示的なフラット部品１０１はまた４つの開口１２５〜１２８を含み、この開口を貫通する円柱ポスト又はカラムに沿って複数のフラット部品を組み立てることを可能にする。ここでも、これらの開口は、多くの異なる可能な相互接続法のうちの１つを表すに過ぎない。代替的な実施形態において、接続は、開口を必要とせず、スペーサ部品によって達成されてもよい。
【０００７】
図１に示すフラット部品は、平面に垂直な４辺のそれぞれに沿ってコネクタ１０５及び１１４のようなコネクタを備える。図１２７に示す例示的なフラット部品１０１において、コネクタの配置は、フラット部品の平面の中心に一致する鏡面にどれも垂直な２つの直交する鏡面に一致する中心４回回転軸を有する正方形のフラット部品基板よりも対称性が低い。コネクタ１０５は、雌型コネクタ１１４のような雌型コネクタに挿入することができる雄型コネクタである。従って、コネクタを有するこのフラット部品は、対角線上の垂直鏡面によって、第２対の雄型コネクタ１４０〜１４８と雌型コネクタ１３０〜１３８に関連した第１の対の一組の雄型コネクタ１０５〜１１３と雌型コネクタ１１４〜１２２を備えて、水平鏡面に直交する対角線上の垂直鏡面を１つだけ有する。本発明の目的で、フラット部品の実際の内部構造（電子回路、光学回路、流体回路を含む）、又は他の電子部品、光学部品、流体部品、機械部品、若しくはハイブリッド部品、基板材料、製造方法、及び他のパラメータは考慮しない。内部電子回路は、さらに対称性の低いフラット部品をもたらし得ると共に、後述する３次元タイル張り方法においてフラット部品及びより大きな構造の向きに制限を生じ得る。
【０００８】
本発明は、フラット部品の内部構成及び製造方法ではなく、フラット部品の空間配置に関する。特に、図１に関して、説明を簡略化するために雌型／雄型コネクタの１つの配置のみを説明するが、米国特許第５，７２９，７５２号に記載されるフラット部品間接続を含む多くの異なるタイプのフラット部品間の接続機構及び接続方法が使用され得る。また、説明を簡略化するために、例示的なフラット部品のコネクタは、放射対称であり、フラット部品の辺の中心に沿って位置付けされるように示されている。しかし、コネクタがフラット部品の平面状側面の一方又は両方に固定されるコネクタの対称性のより低い又は高い配置が代替的に使用されてもよい。コネクタ１０５及び近傍フラット部品の対応する雌型コネクタのような各コネクタ対は、或るフラット部品をその近傍フラット部品へともに接続する電気信号、光信号、流体信号、又は他の信号の経路を含む任意数の個々の信号経路を含み得る。例示的なフラット部品は４つの開口１２５〜１２８を含むが、個々のフラット部品をフラット部品のローカルブロックに組み立てるための代替的な実施形態が後述される。代替的な実施形態は、異なるタイプのコネクタ配置の対称性を使用することにより、異なるタイプの全体的なフラット部品の対称性及び３次元タイル張り又は格子を提供してもよい。
【０００９】
図２は、本発明の特定の方法において使用される２つの近傍フラット部品の相互接続を示す。図２に示すように、第１のフラット部品２０２が第２のフラット部品２０４と、第１のフラット部品の雄型コネクタ（見えない）及び第２のフラット部品２０４の対応する雌型コネクタ２０６を介して相互接続される。近傍フラット部品同士は、互いに垂直に配設されるように接続される。こうして、第１のフラット部品２０２は１つの辺に沿って、第１のフラット部品にどれも垂直な、平行な近傍フラット部品の集合と相互接続することができ、平行な近傍フラット部品の数は第１のフラット部品の辺に沿ったコネクタの数以下である。３次元容積の表面に辺を有するフラット部品の場合、未使用のコネクタは、フラット部品内の内部電子回路の性質、及びフラット部品の３次元ネットワークを含むコンピュータシステム又は他のハイエンド電気システムの性質に応じて、外部コネクタターミネータにより終端されても、外部表面インターコネクタにより互いに相互接続されても、内部で終端されても、又は開放したままでもよい。
【００１０】
本発明の一実施形態を例示するフラット部品の３次元配置の説明を容易にするために、各フラット部品は以下で、簡略化された凡例を用いて示される。図３は、図１に示す例示的なフラット部品を表すために用いられる凡例を示す。図３では、雄型コネクタが例示的なフラット部品の辺から突出する方向を２つの部分的に重なる互いに垂直な矢印３０２及び３０４により示す。例示的なフラット部品（図１の１０１）の簡略化された凡例３００は、３次元表現内のフラット部品集合の容易な表現を可能にする。ここでもまた、説明の便宜上、フラット部品は、平面状フラット部品と同一平面上にある対称面に対して左右対称であり、平面状フラット部品の中心を通過すると考える。しかし、代替的な実施形態では、フラット部品は鏡面に対して対称でなくてもよく、よって異なる３次元配置内で占める位置が、記載のフラット部品よりも制約されていてもよい。また、上述のように、フラット部品はより高い対称性を有してもよく、その場合、図３に示す２つの矢印による表現を、矢印のない単純な平面四角形表現に置き換えることができる。
【００１１】
図４及び図５は、本発明の特定の方法において使用される個々のフラット部品からのローカルフラット部品ブロックすなわちローカル部品ブロックの構築を示す。図４及び図５は、２つの代替的なローカルフラット部品ブロックの構築を示すが、多くのさらなる代案が可能である。図４では、９つのフラット部品４０２〜４１０が４本の円柱ポスト又はカラム４１２〜４１５により平行に互いに一定の間隔を置いて結合される。平行なフラット部品４０２〜４１０は、これらの平行なフラット部品４０２〜４１０に垂直な１つの近傍フラット部品を、この１つの近傍フラット部品の１辺のコネクタを用いて、平行なフラット部品４０２〜４１０の各々及びローカルフラット部品ブロック４００に対して相互接続できるように離間される。なお、ローカルフラット部品ブロックは、含まれる平行なフラット部品の平面に垂直な寸法が、最初のフラット部品４０２及び最後のフラット部品４１０の表面から延出する円柱カラム又はポスト４１２〜４１５の長さ（図４において破線４１８のような破線で示される）を含む立方体であると考えられる。図１に示す例示的なフラット部品を図４の例示的なローカルフラット部品ブロック４００と比較すると、例示的なローカルフラット部品ブロック内の平行なフラット部品に垂直に配置されるフラット部品が、ローカルフラット部品ブロックの各フラット部品の辺に対応するコネクタを有することが分かる。ローカルフラット部品ブロックは、フラット部品の１辺に製造することができるコネクタの最大数と同数のフラット部品を含み得る。
【００１２】
図５に示す代替的な実施形態では、ローカルフラット部品ブロック５００が、各フラット部品の各辺の中央にある対応するスロット内に位置付けられる４本の角形ポスト又はカラム５０２〜５０５により結合される。図５に示すローカルフラット部品ブロックにおいて、最初のフラット部品５０６及び最後のフラット部品５０８の外面は、角形ポスト又はカラム５０２〜５０５に垂直なローカルフラット部品ブロックの２つの表面と一致する。上記のように、ローカルフラット部品ブロックを構築するための多くの代替的な方法が使用され得る。中央の角形ポスト又はカラムではなく、例えば、Ｌ字形のコーナーポスト又はカラムを使用してもよい。代替的な実施形態において、平行なフラット部品間の小さなスペーサが、フラット部品同士を、フラット部品の辺に沿ったコネクタの離隔に対応する一定の距離だけ分離するために使用されてもよい。多くの実施態様において、フラット部品は極めて薄い場合があるため、ローカルフラット部品ブロックの容積の大部分は空き空間である。他の実施態様では、より厚いフラット部品を使用するか、又はフラット部品の間隔をより狭くして、ローカルフラット部品ブロック内の空き空間の量を削減してもよい。ローカルフラット部品ブロック内の平行なフラット部品の離隔距離は、フラット部品の３次元配置内の通信経路に必要なサイズ、放熱に必要な空き空間、近傍フラット部品の相互接続に必要なコネクタのサイズ及びフラット部品の寸法、並びに多くの他の考慮事項により定められてもよい。
【００１３】
ローカルフラット部品ブロック内のフラット部品は、フラット部品を結合するカラム、ポスト、スペーサ、又は他の構造部材を通過する接続ワイヤ、チャネル、又は光路により相互接続される。各フラット部品は、ローカルフラット部品ブロック内の全ての他のフラット部品と直接接続されても、代替的に、一方又は両方の隣接する近傍フラット部品のみと、又はフラット部品のサブグループと直接相互接続されてもよい。
【００１４】
本発明の一実施形態を表すフラット部品の３次元空間配置の説明を容易にするために、ローカルフラット部品ブロックが簡略化された凡例を用いて表現される。図６は、図４及び図５に示す例示的なローカルフラット部品ブロックのいずれかを図示するために用いられる凡例を示す。ローカルフラット部品ブロックは、そのローカルフラット部品ブロック内の最初のフラット部品及び最後のフラット部品の平面と一致するか、又はこの平面に平行で且つその近くにある２つの面６０２及び６０４を有する。平行なフラット部品の辺の集合から成るローカルフラット部品ブロックの４つの面６０６〜６０９は、平行なフラット部品の辺を表す平行線の集合で示される。ローカルフラット部品ブロック内のフラット部品から雄型コネクタが突き出す方向は、図３に示す単一のフラット部品に用いた凡例と同様に、部分的に重なる互いに垂直な矢印６１０及び６１２で示される。なお、記載の実施形態において、ローカルエリアブロック内の各フラット部品は同じ向きであるため、フラット部品の辺から成るローカルエリアブロックの面はそれぞれ１つのタイプのコネクタのみを含む。記載の実施形態において、ローカルフラット部品ブロックが奇数の平行なフラット部品を含む場合に、または２つの中央のフラット部品の中間において、ローカルフラット部品ブロックが偶数の平行なフラット部品を含む場合に、ローカル平面部品ブロックは、内部の対角線上の鏡面に対して、または中央のフラット部品を通る鏡面に対して、鏡面対称性を有する。後述の３次元配置と異なるフラット部品の３次元配置は、部分的には、図１、図４、及び図５に示す例示的なフラット部品及びローカルフラット部品ブロックの対称性と異なるフラット部品の対称性によって決まる異なるローカルフラット部品ブロックの対称性から生じ得る。
【００１５】
図７は、本発明の特定の方法において使用される３つのローカルフラット部品ブロックから構築される基本繰り返し単位を示す。基本繰り返し単位（「ＰＲＵ」）は、本発明の一実施形態を表す、３次元容積内の３つ全ての互いに垂直な方向において決まった向きで繰り返す３次元格子内の最小の完全なサブユニットである。本発明の一実施形態を表す３次元配置について、４つの異なる基本セルのうちの１つが選択され得る。さらに、後述する３次元配置に関連するフラット部品の鏡面対称性に関連する代替的な３次元配置が、鏡面対称性により、記載の３次元フラット部品配置から選択され得る４つの可能なＰＲＵに関連付けられる４つの可能なＰＲＵのうちの１つから構築され得る。付加的なタイプのＰＲＵが、記載の３次元配置の所望の特性に似た特性を有する異なる３次元配置をもたらし得る。
【００１６】
図７に示すＰＲＵ７００は、３つのローカルフラット部品ブロック７０２、７０４及び７０６、並びにローカルフラット部品ブロックと同じ寸法を有する空きスロットすなわち空きサブスペース７０８を含む。ＰＲＵ内の３つのローカルフラット部品ブロックは互いに垂直である。ローカルフラット部品ブロック７０２及び７０４は、ローカルフラット部品ブロック７０２内の各フラット部品がローカルフラット部品ブロック７０４内の各フラット部品と接続されるように、内部の平面状インタフェースに沿って相互接続される。同様に、ローカルフラット部品ブロック７０４の各フラット部品はローカルフラット部品ブロック７０６の各フラット部品と接続される。したがって、ＰＲＵ７００内の各フラット部品は、ＰＲＵ内の全ての他のフラット部品と直接的又は間接的に相互接続される。ローカルフラット部品ブロック７０２のフラット部品はローカルフラット部品ブロック７０６のフラット部品と、ローカルフラット部品ブロック７０４内のフラット部品の各々を介して間接的に相互接続される。
【００１７】
上記のように、ローカルフラット部品ブロックは、主に空き空間から成っていても、主にフラット部品基板から成っていても、又はフラット部品の間隙及び厚み、ウエハの辺に配置することができるコネクタの数、並びにフラット部品ブロック内に含まれるフラット部品の数に依存する連続範囲のフラット部品密度のいずれを有してもよい。ローカルフラット部品ブロックの内部密度に関係なく、ＰＲＵの最大内部密度は、ローカルフラット部品ブロックの密度の７５％である。また、ＰＲＵ内の３つ全てのローカルフラット部品ブロックは同一であり、隣接するローカルフラット部品ブロックのフラット部品間に最大限の相互接続を提供するために互いに垂直な向きであることにも留意されたい。
【００１８】
ＰＲＵは、任意の指定の３次元容積をタイル張りするために用いられてもよい。当然、曲面を有する指定の３次元容積の場合、円が小さな正方形タイルを用いておおよそにしかタイル張りできないように、タイル張りはおおよそでしかすることができない。ＰＲＵは、２次元表面を、ＰＲＵ行に直交するＰＲＵ列を含む規則的なグリッド状のＲＰＵ行列にタイル張りするために、全て１つの向きに横方向に配置されうる。コンピュータシステム及び他のハイエンド電子システムの部品に望ましいいくつかの特性を有するローカルフラット部品ブロックの３次元配置を生成するために、２次元表面は上下にずらして積層され得る。図８は、本発明の特定の方法において使用されるＰＲＵの基本的なずらした積層を示す。ＰＲＵの第２の２次元レイヤの真上にありこれに隣接する第１の２次元レイヤ内のＰＲＵ８０２のような各ＰＲＵは、水平方向のフラット部品すなわちＰＲＵの最も大きな表面の垂線に垂直なフラット部品を有するローカルフラット部品ブロック８０６が下のＰＲＵ８０４の空きスロットすなわちサブスペースの真上に配置されるように配置される。したがって、１つの２次元レイヤのＰＲＵは対角線上に、２次元レイヤの直交する列方向及び行方向の両方でＰＲＵの寸法の半分だけずらされる。
【００１９】
図９は、本発明の特定の方法において使用される、図７に示す例示的なＰＲＵのようなＰＲＵによりタイル張りされる矩形の３次元容積を示す。図９では、５つのＰＲＵ９０４〜９０８が第１の２次元レイヤ９０２の正面の辺に沿ってＰＲＵの水平行を形成し、ＰＲＵ９０４及び９１０〜９１３が第１の２次元レイヤの右側の辺に沿ってＰＲＵの垂直列を形成する。図９に示すローカルフラット部品ブロックの矩形の３次元配置は、３次元の矩形容積の上側の最前部右側の角を構成するいくつかのローカルフラット部品ブロックを取り除いて内部のローカルフラット部品ブロックを示す切取図で表わされる。矩形の３次元容積の全ての面は、個々のＰＲＵの空いた、すなわち満たされていないスロットすなわちサブスペースに相当する、空きスロット９１４のような空きスロットを含む。矩形容積の切取部分に見られるように、空きスロットは矩形容積の内部にも一定間隔で生じる。これらの空きスロットは、様々な実施態様において、多種多様なセンサ、相互接続モジュール、部品、又はフラット部品の密に詰められた配置内に必要な、管理、制御、検知、通信、及び他の機能のための他のタイプの介在物で満たされ得る。
【００２０】
図９に示すようなＰＲＵによる容積の３次元タイル張りは、一見すると複雑に見えるかもしれないが、２つの異なるタイプの列しか含まない。図１０は、本発明の特定の方法において使用される３次元ＰＲＵタイル張り内に生じる第１のタイプのローカルフラット部品ブロック列を示す。第１のタイプの列は、矩形容積の辺に平行な３つの直交次元のいずれにも見出され得る。第１のタイプの選択された列の中心を通る矢印を図１０に示し、矢印１００２及び１００４は第１の方向における第１のタイプの水平列を示し、矢印１０１０、１０１２、及び１０１４は第２の直交方向における第１のタイプの水平列を示し、矢印１００６及び１００８は第１のタイプの垂直列を示す。図１１は、本発明の特定の方法において使用される第１のタイプの列の一部のより詳細な図を示す。第１のタイプの列は、空きスロット１１０６及び１１０８を組み込んだ列１１０５の軸に直交する平行なフラット部品の集合に、交互に設けたローカルフラット部品ブロック１１０２及び１１０４を含む。３次元ＰＲＵタイル張りの内部では、空きスロット１１０６のような各空きスロットが、近傍ローカルフラット部品ブロックによって提供される、空きスロットの６つ全ての面に一致するフラット部品に完全に包囲されている。例えば、図１０を再び参照すると、空きスロット１０１６は４つの垂直なフラット部品の側面と、図１０ではよく見えないが、フラット部品の底面とを有し、これら全てを近傍ローカルフラット部品ブロックが寄与している。空きスロット１０１６は切取図で示されており、空きスロット１０１６の真上のローカルフラット部品ブロックは取り除かれている。この取り除かれたローカルフラット部品ブロックは、ローカルフラット部品ブロック１０１８と同じ向きを有するため、最後の６番目の包囲用フラット部品表面を提供するだろう。図４に示すタイプのローカルフラット部品ブロックを用いる実施態様では、空きスロットは完全には包囲されず、８つ全ての辺に沿って空き空間を有するだろう。
【００２１】
図１２は、本発明の特定の方法において使用される、ＰＲＵによりタイル張りされる３次元の矩形容積内の３つ全ての互いに垂直な方向において生じる第２のタイプのローカルフラット部品ブロック列を示す。図１２は図１０と同じ凡例を用い、矢印は第２のタイプの選択されたローカルフラット部品ブロック列を示す。本発明の特定の方法において使用される第２のタイプのローカルフラット部品ブロックの一部のより詳細な図を図１３に示す。第２のタイプのローカルフラット部品ブロック列は、列１３０１の軸に平行なフラット部品を有するローカルフラット部品ブロックを含む。垂直なフラット部品を有するローカルフラット部品ブロック１３０２及び１３０６が、水平なフラット部品を有するローカルフラット部品ブロック１３０４及び１３０８と交互になっている。その結果、第２のタイプのローカルフラット部品ブロック列は、第２のタイプのローカルフラット部品ブロック列の全長を横切る小さな矩形の空きカラムを含む。これらの小さな空き内部カラムは、ローカルフラット部品ブロック１３０２及び１３０４の間の界面１３１０において断面で示される。第２のタイプのローカルフラット部品ブロックの軸を直に見下ろすと、その列に含まれる全てのローカルフラット部品ブロックのフラット部品の辺が見え、ローカルフラット部品ブロック１３０２及び１３０４の間の界面１３１０におけるグリッドと同じグリッドを形成する。グリッドの各セル内の空間は、第２のタイプのローカルフラット部品ブロック列の全長にわたって視覚的に遮られない。１つの小さな内部カラムが図１３において、網掛けされたフラット部品ブロック間の界面１３１２〜１３１６、点線１３１８及び１３１９、並びに実線１３２０で示される。これら内部の空きカラム内には、３次元の再タイル張り容積の２つの対向する側面の間で第２のタイプのローカルフラット部品ブロック列内の全てのローカルフラット部品ブロックを横切るための電気通信経路、光通信経路、又は流体連通経路が位置し得る。３次元のタイル張り容積内の各ローカルフラット部品ブロックは、第２のタイプの２つの異なるローカルフラット部品ブロック列に含まれる。したがって、ローカルフラット部品ブロックの矩形の３次元配置の４つの異なる表面から３次元のタイル張り容積の内部の各フラット部品へ、見通しのきく遮るもののない直線経路が生じる。よって、各フラット部品は、フラット部品の３次元配置内の各フラット部品へ入力を行い、そこから出力を受け取り、またそれを維持するために必要なあらゆる通信手段により直接且つ容易にアクセスすることができる。さらに、この直接経路は、経路に沿ったローカルフラット部品ブロックの数という点で比較的短い。概して、或る内部ローカルフラット部品ブロックに到達するために直線経路に沿って横切る必要があるローカルフラット部品ブロックの最大数は
【数１】
2008512773.tif 000003
に比例し、ここで、Ｎは指定の球対称容積内のローカルフラット部品ブロックの数である。矩形の指定容積を考えると、内部ローカルフラット部品ブロックに到達するために直線経路に沿って横切る必要があるローカルフラット部品ブロックの最大数は
（１／２）ｄ2
を超えない。ここで、ｄ2は、ローカルフラット部品ブロックユニットの中で、容積の２番目に小さい寸法を表したもの、又は、２つの等しい寸法の大きさがより大きな第３の寸法よりも小さい場合の最小寸法である。これらの直線経路は、電気信号、光信号、流体信号、又は他のタイプの信号及び材料がＰＲＵの３次元格子を通って流れることを可能にする。
【００２２】
本発明を、特定の実施形態に関して説明してきたが、本発明をこの実施形態に限定することは意図されない。本発明の精神内での変更が当業者には明らかであろう。例えば、上述のように、雄型コネクタ及び雌型コネクタに関する各フラット部品の非対称性により、３次元タイル張り内の第２のタイプの列は、矢印で示される方向をローカルフラット部品ブロックの面のうちの２つに持つことになる。これらの列は方向を有するため、図９、図１０、及び図１２に示す３次元タイル張りはキラル性であり、鏡面対称性により鏡像タイル張りに関連付けられる。したがって、記載の３次元タイル張りは実際には、２つの等価な鏡像タイル張りを含む。３次元格子の繰り返しは数学及び結晶学においてよく知られている。異なるタイプのＰＲＵから成る、類似しているが異なる格子を使用して、３次元容積の外面から格子内の任意のフラット部品への直接的で遮るもののない通信チャネルを提供する３次元フラット部品のタイル張りを行ってもよい。上述のように、ＰＲＵの考え得る対称性は、その基礎にあるフラット部品の対称性を反映し、ＰＲＵの対称性はさらに、ＰＲＵが占め得る繰り返す３次元格子のタイプを決める。３次元タイル張り内で、様々なタイプの大きな部品のための空間を設けるために１つ又は複数の連続するローカルフラット部品ブロックを取り除くことによって小さな包囲された空間を得てもよい。したがって、ＰＲＵによってタイル張りされる３次元空間は連続空間ではなく、チャネル、陥入、及び包囲されたサブスペースを含んでもよい。上述のように、フラット部品の３次元配置は、ほぼ無限の多種多様なタイプのコンピュータシステム及び電子システムの部品のいずれをも規定の３次元空間内に密に詰めるために用いられ得る。
【００２３】
上記の記載は、説明の目的で、本発明の完全な理解が得られるよう特定の用語を用いた。しかし当業者には、本発明を実施するために具体的な詳細は必要でないことが明らかであろう。本発明の具体的な実施形態の上記の記載は、例示及び説明の目的で提示される。上記の記載は、網羅的であること、又は発明を開示される厳密な形態に限定することを意図しない。明らかに、上記教示に鑑みて多くの変更及び変形が可能である。実施形態は、発明の原理及びその実際の応用を最も良く説明することによって、他の当業者が本発明及び様々な実施形態を、意図される特定の用途に適した様々な変更と共に最大限に活用できるように図示及び記載された。本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲及びその均等物によって規定されることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の特定の方法により密な相互接続された３次元配置内に配置されるハイエンドコンピューティングシステム又は他の電気システムの個々の平面状部品を示す図である。
【図２】本発明の特定の方法において使用される２つの近傍フラット部品の相互接続を示す図である。
【図３】図１に示す例示的なフラット部品を表すために用いられる凡例である。
【図４】本発明の特定の方法において使用される個々のフラット部品からのローカルフラット部品ブロックの構築を示す図である。
【図５】本発明の特定の方法において使用される個々のフラット部品からのローカルフラット部品ブロックの構築を示す図である。
【図６】図４及び図５に示す例示的なローカルフラット部品ブロックのいずれかを図示するために用いられる凡例である。
【図７】本発明の特定の方法において使用される３つのローカルフラット部品ブロックから構築される基本繰り返し単位（「ＰＲＵ」）を示す図である。
【図８】本発明の特定の方法において使用されるずらしたＰＲＵ積層である。
【図９】本発明の特定の方法において使用される、図７に示す例示的なＰＲＵのようなＰＲＵによりタイル張りされる矩形の３次元容積を示す図である。
【図１０】本発明の特定の方法において使用される、３次元ＰＲＵのタイル張り内に生じる第１のタイプのローカルフラット部品ブロック列を示す図である。
【図１１】第１のタイプの列の一部のより詳細な図である。
【図１２】本発明の特定の方法において使用される、ＰＲＵによりタイル張りされる３次元の矩形容積内の３つ全ての互いに垂直な方向において生じる第２のタイプのローカルフラット部品ブロック列を示す図である。
【図１３】本発明の特定の方法において使用される、第２のタイプのローカルフラット部品ブロック列の一部のより詳細な図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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