(57)【要約】【課題】回路の正常な動作を保証しながら消費電力を大幅に低下させる光電気混載集積回路を提供する。【解決手段】演算を行う演算部２と、演算部２の一部で演算された結果である電気信号を光信号に変換し、演算部２の他の部分へ光信号で伝達後、再び電気信号に変換する光配線部３と、演算部２と光配線部３とに電力を供給する電源部４と、電源部４による光配線部３への電力の供給と、電源部４による演算部２への電力の供給とを制御するスタンバイ・モード制御部６と、を備え、スタンバイ・モード制御部６は、演算部２の待機状態と稼働状態とを切り換えるスタンバイ信号に応じて、光配線部３への電力の供給と演算部２への電力の供給とを制御する。【選択図】        図１
2008233821.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
演算を行う演算手段と、
前記演算手段の一部で演算された結果である電気信号を光信号に変換し、前記演算手段の他の部分へ光信号で伝達後、再び電気信号に変換する光信号伝達手段と、
前記演算手段と前記光信号伝達手段とに電力を供給する電源手段と、
前記電源手段による前記光信号伝達手段への電力の供給と、前記電源手段による前記演算手段への電力の供給とを制御する電源制御手段と、を備え、
前記電源制御手段は、前記演算手段の待機状態と稼働状態とを切り換える待機状態信号に応じて、光信号伝達手段への電力の供給と演算手段への電力の供給とを制御すること、
を特徴とする光電気混載集積回路。
【請求項２】
前記演算手段は、前記待機状態信号を生成する待機状態信号生成手段を備えること、
を特徴とする請求項１に記載の光電気混載集積回路。
【請求項３】
前記待機状態信号生成手段は、前記演算手段の各部から演算処理を休止している状態であることを示す信号を反転論理で受け取ることにより、前記待機状態信号を反転論理で生成すること、
を特徴とする請求項２に記載の光電気混載集積回路。
【請求項４】
前記電源手段は、前記演算手段への電力の供給と前記光信号伝達手段への電力の供給とを、接続または遮断する少なくとも一つの第１のスイッチ手段を備えること、
を特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の光電気混載集積回路。
【請求項５】
前記第１のスイッチ手段は、前記電源手段における前記演算手段へ電力の供給を行う部分の入力側と、前記電源手段における前記光信号伝達手段へ電力の供給を行う部分の入力側とに配置されること、
を特徴とする請求項４に記載の光電気混載集積回路。
【請求項６】
前記演算手段は、さらに、前記演算手段の各部への電力の供給を、接続または遮断する少なくとも一つの第２のスイッチ手段を備え、
前記光信号伝達手段は、さらに、前記光信号伝達手段の各部への電力の供給を、接続または遮断する少なくとも一つの第３のスイッチ手段を備え、
前記電源制御手段は、前記第２のスイッチ手段と前記第３のスイッチ手段とを制御すること、
を特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の光電気混載集積回路。
【請求項７】
前記電源手段は、さらに、前記電源制御手段に電力を供給すること、
を特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の光電気混載集積回路。
【請求項８】
前記光信号伝達手段は、発光手段、受光手段および光導波手段からなる組を、少なくとも一つ備えること、
を特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の光電気混載集積回路。
【請求項９】
前記光信号伝達手段は、少なくとも一個の発光手段と、光変調手段、受光手段および光導波手段からなる少なくとも一組とを備えること、
を特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の光電気混載集積回路。
【請求項１０】
演算を行う演算手段と、
前記演算手段の一部で演算された結果である電気信号を光信号に変換し、前記演算手段の他の部分へ光信号で伝達後、再び電気信号に変換する光信号伝達手段と、
前記光信号伝達手段の動作状態を安定させる安定化手段と、
前記演算手段、前記光信号伝達手段、および、前記安定化手段に電力を供給する電源手段と、
前記電源手段による前記光信号伝達手段への電力の供給、前記電源手段による前記安定化手段への電力の供給、および、前記電源手段による前記演算手段への電力の供給を制御する電源制御手段と、を備え、
前記電源制御手段は、
前記演算手段の待機状態と稼働状態とを切り換える第１の待機状態信号に応じて、前記光信号伝達手段への電力の供給と、前記演算手段への電力の供給とを制御し、
前記演算手段の待機状態と稼働状態とを切り換える第２の待機状態信号に応じて、前記光信号伝達手段への電力の供給、前記安定化手段への電力の供給、および、前記演算手段への電力の供給を制御すること、
を特徴とする光電気混載集積回路。
【請求項１１】
前記演算手段は、前記第１の待機状態信号と前記第２の待機状態信号とを生成する待機状態信号生成手段を備えること、
を特徴とする請求項１０に記載の光電気混載集積回路。
【請求項１２】
前記待機状態信号生成手段は、前記演算手段の各部から演算処理を休止している状態であることを示す信号を反転論理で受け取ることにより、前記第１の待機状態信号と前記第２の待機状態信号とを反転論理で生成すること、
を特徴とする請求項１１に記載の光電気混載集積回路。
【請求項１３】
前記電源手段は、前記演算手段への電力の供給、前記安定化手段への電力の供給、および、前記光信号伝達手段への電力の供給を、接続または遮断する少なくとも一つの第１のスイッチ手段を備えること、
を特徴とする請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の光電気混載集積回路。
【請求項１４】
前記第１のスイッチ手段は、前記電源手段における前記演算手段へ電力の供給を行う部分の入力側、前記電源手段における前記安定化手段への電力の供給を行う部分の入力側、および、前記電源手段における前記光信号伝達手段へ電力の供給を行う部分の入力側に配置されること、
を特徴とする請求項１３に記載の光電気混載集積回路。
【請求項１５】
前記演算手段は、さらに、前記演算手段の各部への電力の供給を接続または遮断する少なくとも一つの第２のスイッチ手段を備え、
前記光信号伝達手段は、さらに、前記光信号伝達手段の各部への電力の供給を接続または遮断する少なくとも一つの第３のスイッチ手段を備え、
前記電源制御手段は、前記第２のスイッチ手段と前記第３のスイッチ手段とを制御すること、
を特徴とする請求項１０〜１４のいずれか一項に記載の光電気混載集積回路。
【請求項１６】
前記電源手段は、さらに、前記電源制御手段に電力を供給すること、
を特徴とする請求項１０〜１５のいずれか一項に記載の光電気混載集積回路。
【請求項１７】
前記光信号伝達手段は、発光手段、受光手段および光導波手段からなる組を、少なくとも一つ備えること、
を特徴とする請求項１０〜１６のいずれか一項に記載の光電気混載集積回路。
【請求項１８】
前記光信号伝達手段は、少なくとも一個の発光手段と、光変調手段、受光手段および光導波手段からなる少なくとも一組とを備えること、
を特徴とする請求項１０〜１７のいずれか一項に記載の光電気混載集積回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電気混載集積回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体装置の集積度が高くなることに伴い、これを構成するＬＳＩ素子の回路パターンは益々微細化している。この回路パターンの微細化により、配線の断面積が減少し配線抵抗が増大すると共に、隣接する配線間隔が減少し配線間の静電容量が増大することが避けられない。このため、配線の電気抵抗と静電容量の積に比例する信号遅延時間が増大し、回路動作の高速化に多くの困難をもたらす。
【０００３】
従来より、配線層の多層化を用いて、信号遅延を軽減させる手法が用いられているが、配線層の総数が増大することは、リソグラフィー工程が増加することを意味する。現在の量産コストの多くの部分を占めているのは、リソグラフィー工程のコストであるため、配線層の多層化を進めることは、製品コストの上昇要因となる。また、電源電圧が一定の場合、配線抵抗を下げることは電流が増加することを意味するので、消費電力の増大を招き、低消費電力化のために別の工夫が必要である。
【０００４】
一方、このような配線の問題を根本的に解決する技術として、電気信号の代わりに、光を用いて信号の伝達を行う光配線の技術が注目されている。光配線では、金属の配線に代えて、光導波路を信号の伝播に使用する。そして、光導波路を伝播する信号の速度は、光導波路の屈折率のみに依存し、通常は、真空中の光速の１／２〜１／３程度となる。このため、特に長距離の配線を置き換える技術として有望である。しかし、光導波路と組み合わせて使用する発光素子の一個当たりの消費電力は、通常の演算用半導体素子の一個当たりの消費電力と比較すると桁違いに大きいため、低消費電力化を図ることが困難である。
【０００５】
これに対し、例えば、特許文献１では、光配線における電気−光変換部と光−電気変換部とをシャットダウンすることにより省電力化を図る事ができる光電気複合配線部品が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−９１２４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、光電気混載集積回路として、半導体集積回路に光配線を導入する場合、光配線は集積回路の各段を接続する中間部に使用されるため、安易に発光素子への電力供給を停止すると、後段の回路への信号伝達が停止してしまい、後段の回路の正常な動作が保証されなくなるおそれがあった。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、回路の正常な動作を保証しながら消費電力を大幅に低下させる光電気混載集積回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、演算を行う演算手段と、前記演算手段の一部で演算された結果である電気信号を光信号に変換し、前記演算手段の他の部分へ光信号で伝達後、再び電気信号に変換する光信号伝達手段と、前記演算手段と前記光信号伝達手段とに電力を供給する電源手段と、前記電源手段による前記光信号伝達手段への電力の供給と、前記電源手段による前記演算手段への電力の供給とを制御する電源制御手段と、を備え、前記電源制御手段は、前記演算手段の待機状態と稼働状態とを切り換える待機状態信号に応じて、光信号伝達手段への電力の供給と演算手段への電力の供給とを制御すること、を特徴とする。
【００１０】
また、本発明は、演算を行う演算手段と、前記演算手段の一部で演算された結果である電気信号を光信号に変換し、前記演算手段の他の部分へ光信号で伝達後、再び電気信号に変換する光信号伝達手段と、前記光信号伝達手段の動作状態を安定させる安定化手段と、前記演算手段、前記光信号伝達手段、および、前記安定化手段に電力を供給する電源手段と、前記電源手段による前記光信号伝達手段への電力の供給、前記電源手段による前記安定化手段への電力の供給、および、前記電源手段による前記演算手段への電力の供給を制御する電源制御手段と、を備え、前記電源制御手段は、前記演算手段の待機状態と稼働状態とを切り換える第１の待機状態信号に応じて、前記光信号伝達手段への電力の供給と、前記演算手段への電力の供給とを制御し、前記演算手段の待機状態と稼働状態とを切り換える第２の待機状態信号に応じて、前記光信号伝達手段への電力の供給、前記安定化手段への電力の供給、および、前記演算手段への電力の供給を制御すること、を特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、回路の正常な動作を保証しながら消費電力を大幅に低下させる光電気混載集積回路を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる光電気混載集積回路の最良な実施の形態を詳細に説明する。
【００１３】
（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態にかかる光電気混載集積回路の構成を示す図である。なお、本図は、主要構成部分の接続の様子を模式的に示している。本実施の形態にかかる光電気混載集積回路１は、演算部２、光配線部３、および、電源部（電源制御部）４を備えて構成されている。
【００１４】
演算部２は、演算処理を行い、主演算部５とスタンバイ・モード制御部６とを備えて構成されている。主演算部５は、通常のＣＭＯＳ回路により構成され、光電気混載集積回路1に要求される実際の演算処理を行い、スタンバイ・モード制御部６へ後述するスタンバイ信号（ＳＴＢ）を送信し、図示されていない入出力部を介して外部と情報の交換を行う。
【００１５】
ここで、主演算部５は、個々に演算処理を行う第１の演算ブロック７、第２の演算ブロック８、第３の演算ブロック９、および、スタンバイ信号生成部１０を備えて構成されている。そして、第１の演算ブロック７と第２の演算ブロック８とは、光配線部３を介して接続され、第１の演算ブロック７で計算された演算結果が、光配線部３を経由して、第２の演算ブロック８へ伝達される構成となっている。なお、第３の演算ブロック９は、光配線部３とは直接接続されておらず、全て電気配線により構成されている。
【００１６】
スタンバイ信号生成部１０は、スタンバイ・モード（待機状態）に入ることを指示するスタンバイ信号（ＳＴＢ）を生成する。ここで、スタンバイ・モードとは、光配線部３と主演算部５とが停止し、スタンバイ・モード制御部６のみが稼動している状態、すなわち、後述する光源用電源部１７と主演算部用電源部１５とが停止し、スタンバイ・モード制御部用電源部１６のみが稼動している状態をいう。従って、スタンバイ・モードでは、消費電力が大幅に低下している状態となる。
【００１７】
スタンバイ信号（ＳＴＢ）は、主演算部５にある全ての演算ブロックが演算処理を休止している状態である場合に生成される。具体的には、スタンバイ信号生成部１０が、主演算部５にある第１の演算ブロック７、第２の演算ブロック８、および、第３の演算ブロック９から、各演算ブロックが実質的に演算処理を休止している状態であることを示す信号（ＩＤＬ）を反転論理で受け取り、ＯＲ演算処理を行うことにより、スタンバイ信号（ＳＴＢ）を生成している。なお、スタンバイ信号生成部１０は、スタンバイ信号（ＳＴＢ）を反転論理で作成しているが、その理由は、後ほど詳しく説明する。
【００１８】
スタンバイ・モード制御部６は、光電気混載集積回路１におけるスタンバイ・モードを制御する。具体的には、電源部４にスタンバイ信号（ＳＴＢ）またはスタンバイ解除信号を送信することにより、後述する光源用電源部１７と主演算部用電源部１５のオンおよびオフ、即ち、光配線部３と主演算部５とへの電力供給を制御する。スタンバイ・モード制御部６は、通常のＣＭＯＳ回路により構成され、光配線への直接の接続は無く、全て電気配線のみにより構成されている。したがって、光配線部２の後述する発光素子１２が停止している状態でも、その機能を保つことが可能である。スタンバイ・モード制御部６の機能については、後ほど詳しく説明する。
【００１９】
光配線部３は、主演算部５に配置された第１の演算ブロック７と第２の演算ブロック８とに接続され、第１の演算ブロック７での演算結果である電気信号を光信号に変換し、光信号で伝達後、再び電気信号に変換し、第２の演算ブロック８へ伝達する。光配線部３は、発光素子駆動部１１、発光素子１２、光導波路１３、および、受光素子１４を備えて構成されている。
【００２０】
発光素子駆動部１１は、第１の演算ブロック７での演算結果である電気信号から発光素子１２を駆動する。この発光素子駆動部１１は、ＮＭＯＳＦＥＴからなる。発光素子１２は、光を発光し、第１の演算ブロック７での演算結果である電気信号を光信号に変換する。この発光素子１２は、ＧａＩｎＮＡｓ半導体レーザーからなる。なお、発光素子１２の定格電流は０．７ｍＡであり、必要な電源電圧は１．５Ｖなので、発光素子１２の点灯時の消費電力は１．０５ｍＷである。この消費電力は、演算部２の待機状態での消費電力と比べてはるかに大きい。
【００２１】
ここで、発光素子駆動部１１が発光素子１２を駆動し、発光素子１２が発光することにより、第１の演算ブロック７での演算結果である電気信号が光信号に変換される仕組みを簡単に説明する。第１の演算ブロック７での演算結果である電気信号が、発光素子駆動部１１に伝達されると、発光素子駆動部１１のＮＭＯＳＦＥＴがオンとオフを繰り返す。そして、ＮＭＯＳＦＥＴがオンの時には、発光素子１２に電流が流れるため発光素子１２が発光し、ＮＭＯＳＦＥＴがオフの時には、発光素子１２に電流が流れないため発光素子１２が発光しない。この発光素子１２による光の点滅が光信号となり、電気信号が光信号に変換される。
【００２２】
光導波路１３は、発光素子１２と受光素子１４とを接続し、発光素子１２による光信号を受光素子１４へ伝達する。この光導波路１３は、シリコン（Ｓｉ）からなる。受光素子１４は、光を受光すると光の強度に応じた電気を発生させる。従って、光導波路１３を通って伝達された光信号を、第１の演算ブロック７での演算結果である電気信号へ再び変換し、第３の演算ブロック９へ伝達する。この受光素子１４は、ＩｎＧａＡｓフォトダイオードからなる。
【００２３】
電源部４は、演算部２と光配線部３とに、電力を供給する。電源部４は、主演算部用電源部１５、スタンバイ・モード制御部用電源部１６、光源用電源部１７、（ブートアップ）シーケンサー１８、第１のスイッチング素子１９、および、第２のスイッチング素子２０を備えて構成されている。
【００２４】
主演算部用電源部１５は、主演算部５へ電力を供給する。スタンバイ・モード制御部用電源部１６は、スタンバイ・モード制御部６へ電力を供給する。光源用電源部１７は、光配線部３（発光素子１２）へ電力を供給する。
【００２５】
なお、演算部２（主演算部５およびスタンバイ・モード制御部６）の必要とする電源電圧は、１．０Ｖであるのに対し、光配線部３の発光素子１２が必要な電源電圧は、前述したように１．５Ｖである。従って、電源部４は、二つの異なる出力電圧を供給し、これらの電圧は、共通の入力電圧から、いわゆるＤＣ−ＤＣコンバーターにより生成されている。
【００２６】
シーケンサー１８は、起動時には、ブートアップシーケンサーとして機能し、系の初期化動作を行う。また、シーケンサー１８は、スタンバイ・モードからの復帰時には、電源部４の各部の出力を再開する順序の制御を行う。
【００２７】
第１のスイッチング素子１９は、スタンバイ信号（ＳＴＢ）およびスタンバイ解除信号に基づき、主演算部用電源部１５への電力の供給および遮断を切り替える。この第１のスイッチング素子１９は、電源部４内部にある制御回路であり、主演算部用電源部１５の入力側に配置されている。第２のスイッチング素子２０は、スタンバイ信号（ＳＴＢ）およびスタンバイ解除信号に基づき、光源用電源部１７への電力の供給および遮断を切り替える。この第２のスイッチング素子２０は、電源部４内部にある制御回路であり、光源用電源部１７の入力側に配置されている。
【００２８】
なお、第１のスイッチング素子１９および第２のスイッチング素子２０は、主演算部用電源部１５および光源用電源部１７の出力側に配置することも可能であるが、入力側に配置した方が、ＤＣ−ＤＣコンバーターを含む電源部４自身が消費する電力を、さらに削減することが可能なので、より望ましい構成となる。
【００２９】
また、電源部４自身の消費する電力には、定電圧化の処理のために必要な電力が含まれており、その値は実際の出力電流だけでなく、出力可能な最大出力電流にも依存する。従って、消費電力を低下させるためには、最大出力電流の大きな電源への電源入力を切断することが有効である。
【００３０】
（スタンバイ・モード制御）
ここで、スタンバイ・モード制御部６によるスタンバイ・モード制御の仕組みについて、詳しく説明する。図２は、スタンバイ・モード制御のタイミングチャートである。なお、図２の（ａ）は、本実施の形態で実際に使用されるスタンバイ・モード制御のタイミングチャートである。
【００３１】
スタンバイ・モード制御部６は、主演算部５からスタンバイ信号（ＳＴＢ）を受信すると（（ａ）の時刻Ａ）、最終的にスタンバイ・モードに入るか否かの判定を行う。なお、スタンバイ・モード制御部６は、図示されていない入出力部からスタンバイ信号（ＳＴＢ）を受信した場合でも、同様の判定を行う。そして、スタンバイ・モード制御部６がスタンバイ・モードに入ると判定した場合には、電源部４にスタンバイ信号（ＳＴＢ）を送信する（（ａ）の時刻Ｂ）。
【００３２】
電源部４は、スタンバイ信号（ＳＴＢ）を受け取ると、第２のスイッチング素子２０と第１のスイッチング素子１９とをオフにすることにより、光源用電源部１７と主演算部用電源部１５とへの電力供給を切断し（（ａ）の時刻Ｃ）、その後、光電気混載集積回路１は、スタンバイ・モードで動作する。この結果、光電気混載集積回路１の消費電力は、大幅に低下する。
【００３３】
光電気混載集積回路１がスタンバイ・モードで動作中も、スタンバイ・モード制御部６には、スタンバイ・モード制御部用電源部１６から電力が供給され続け、スタンバイ・モードの制御を行うことが可能である。例えば、光電気混載集積回路１がスタンバイ・モードで動作中に、図示されていない入出力部を介して外部からの動作状態の問い合わせ信号が入った場合、スタンバイ・モード制御部６は、光電気混載集積回路１がスタンバイ・モードであると連絡する信号を返信する制御を行うことができる。
【００３４】
なお、スタンバイ・モード制御部６は、スタンバイ・モードで動作中は、外部からの問い合わせの有無に関わらず、常にスタンバイ・モードであると連絡する信号を発信し続けることも可能であるが、信号を発信し続けることは消費電力の増加を招くので、望ましくは、前述の形態とした方がよい。
【００３５】
光電気混載集積回路１がスタンバイ・モードで動作中に、スタンバイ・モード制御部６は、図示されていない入出力部または主演算部５からスタンバイ・モードの解除を指示するスタンバイ解除信号を受信すると（（ａ）の時刻Ｄ）、電源部４にスタンバイ解除信号を送信する（（ａ）の時刻Ｅ）。
【００３６】
電源部４は、スタンバイ解除信号を受け取ると、シーケンサー１８の指示に基づき、第２のスイッチング素子２０と第１のスイッチング素子１９とをオンにすることにより、光源用電源部１７と主演算部用電源部１５とへの電力供給を順次再開し（（ａ）の時刻Ｅ）、光配線部３を使用した主演算部５の機能が有効となる。そして、主演算部５は、電力供給の再開を受けて、内部メモリ状態の確認等の初期化処理を行い、入出力部からの信号処理の指示が受信可能となる。こうして、光電気混載集積回路１は、通常の状態で動作する。
【００３７】
このように、主演算部の演算処理状態に応じて、通常の稼働状態と、スタンバイ・モードでの稼働状態とを適宜切り替えることにより、光電気混載集積回路１は、正常な演算処理を行いながら、電力を効率的に消費することができ、結果的に消費電力を大幅に低下することが可能となる。
【００３８】
本実施の形態では、スタンバイ・モード制御部６は、主演算部５からのスタンバイ信号（ＳＴＢ）を反転論理で受信している。すなわち、スタンバイ信号生成部１０が、スタンバイ信号（ＳＴＢ）を反転論理で作成している。このように構成することにより、光電気混載集積回路１がスタンバイ・モードに入り、主演算部５への電力供給が停止した時に、主演算部５から出力される信号が全て０Ｖとなり、主演算部５からのスタンバイ信号（ＳＴＢ）が、見かけ上反転してしまう事態を防ぐことができる。この理由を、図２の（ｂ）を使用して説明する。
【００３９】
図２の（ｂ）は、スタンバイ・モード制御部６が、主演算部５からのスタンバイ信号（ＳＴＢ）を反転論理で受信しなかった場合のスタンバイ・モード制御のタイミングチャートである。スタンバイ・モード制御部６が、主演算部５からスタンバイ信号（ＳＴＢ）を受信し（（ｂ）の時刻Ａ）、スタンバイ・モードに入ると判定した場合には、電源部４にスタンバイ信号（ＳＴＢ）を送信する（（ｂ）の時刻Ｂ）。電源部４は、スタンバイ信号（ＳＴＢ）を受け取ると、光源用電源部１７と主演算部用電源部１５とへの電力供給を切断し（（ａ）の時刻Ｃ）、その後、光電気混載集積回路１は、スタンバイ・モードで動作する。
【００４０】
ところが、電力供給を切断された主演算部５は、スタンバイ信号（ＳＴＢ）を維持することができず、自動的に０Ｖ（Ｌレベル）を出力してしまう（（ｂ）の時刻Ｃ）。すると、スタンバイ・モード制御部６は、スタンバイ信号（ＳＴＢ）が反転したと受け取り、電源部４にスタンバイ解除信号を出力する（（ｂ）の時刻Ｄ）。この結果、光源用電源部１７と主演算部用電源部１５とは電力の供給を再開し、電力の供給再開とともに、主演算部５によりスタンバイ信号（ＳＴＢ）が再度出力される（Ｈレベルになる）（（ｂ）の時刻Ｅ）。従って、時刻Ｅの状態は、時刻Ａの状態と同じとなり、系は自動的に同じ動作を繰り返す結果（（ｂ）の時刻Ｅ〜Ｈ）、発振状態に陥り、スタンバイ・モードでの動作を維持することが不可能となってしまう。
【００４１】
この問題を回避するために、スタンバイ・モード制御部６が、主演算部５からのスタンバイ信号（ＳＴＢ）のうち立ち上がり部分（スタンバイ状態に入る場合）のみを利用し、立ち下がり部分（スタンバイ状態から復帰する場合）は無視するように、スタンバイ・モード制御部６の演算回路を設計する手法も可能である。しかし、このような演算回路に必要な面積は、反転論理を用いる場合はＮＯＴ回路を一個追加するのみで済むことと比較すると、はるかに大きい。
【００４２】
このように、反転論理を用いてシステム設計を行うことにより、主演算部５からスタンバイ・モード制御部６へのスタンバイ・モード移行の指示を、簡単な回路設計で、確実に行うことが可能となる。
【００４３】
（発光素子駆動方法）
発光素子駆動部が発光素子を駆動する方法は、図１に示した方法以外にも、他の方法を利用することも可能である。図３は、発光素子駆動部が発光素子を駆動する他の方法を示した図である。図１に示した方法は、発光素子駆動部１１であるＮＭＯＳＦＥＴが電流調整用の抵抗器の役割も兼ねることが出来るので、構成が最も単純であるが、０．７ｍＡという比較的大きな電流を高速でスイッチするため、電源線や接地線にノイズが入る可能性が高いという問題がある。このため、設計の際には、電源線や接地線の配置等に注意が必要であり、設計への制約が発生する。
【００４４】
これに対し、図３の（ａ）に示す方法では、発光素子駆動部２２は、ＮＭＯＳＦＥＴ、ＰＭＯＳＦＥＴ、および、抵抗により構成されている。この構成では、発光素子１２に電流が流れない時には並列の抵抗負荷に電流が流れるため、電源線や接地線を流れる電流の時間変動が極めて小さくなる利点がある。そして、この場合には、制御信号のオン／オフに関わらずどちらかの負荷に電流が流れるため、低消費電力化のためには、光配線部３を使用しないスタンバイ・モードにおいて光源用電源部１７の電力供給を停止することが極めて有効になる。
【００４５】
しかしながら、図１や図３の（ａ）に示した方法では、発光素子の駆動に用いられるＮＭＯＳＦＥＴの電流駆動力として、発光素子１２を流れる電流と同じ（あるいは、同程度の）大きさの電流値が必要となる。これに対して、図３の（ｂ）に示す方法では、発光素子駆動部２３は、ＮＭＯＳＦＥＴおよび抵抗により構成されている。この構成では、ＮＭＯＳＦＥＴがオフ状態の際に、発光素子のレーザー発振閾値を１〜２割程度上回る電流が流れる様に直列の抵抗値を設定しておけば、ＮＭＯＳＦＥＴの電流駆動力は発光素子を流れる電流の２〜３割程度で十分に制御可能となる。
【００４６】
ＭＯＳＦＥＴは電流駆動力が小さくて構わなければ、素子寸法も小さくすることが可能であり設計も容易になるため、低コスト化を図ることができる利点がある。この場合にも、制御信号のオン／オフに関わらずある程度の電流が流れる構成となるため、低消費電力化のためには、光配線部３を使用しないスタンバイ・モードにおいて光源用電源部１７の電力供給を停止することが極めて有効になる。
【００４７】
このように、第１の実施の形態にかかる光電気混載集積回路によれば、消費電力の大きな発光素子を有する光配線部への電力供給と、この光配線を用いて信号伝達を行う主演算部への電力供給とを遮断したスタンバイ・モードを設けることにより、回路の正常な動作を保証しながら消費電力を大幅に低下させる光電気混載集積回路を提供することが可能である。この結果、携帯機器に代表される、待機状態での低消費電力化が重要となる機器に搭載される光電気混載集積回路において、光配線の利益を享受することが可能となる。
【００４８】
（第２の実施の形態）
第２の実施の形態では、第１の実施の形態と比べて、光配線部の構成が異なっている。第２の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。本実施の形態にかかる光電気混載集積回路の構成について、第１の実施の形態と異なる部分を説明する。他の部分については第１の実施の形態と同様であるので、同一の符号が付された箇所については、上述した説明を参照し、ここでの説明を省略する。
【００４９】
図４は、第２の実施の形態にかかる光電気混載集積回路の構成を示す図である。なお、本図は、主要構成部分の接続の様子を模式的に示している。本実施の形態にかかる光電気混載集積回路３１は、演算部３２、光配線部３３、および、電源部（電源制御部）３４を備えて構成されている。
【００５０】
演算部３２は、演算処理を行い、主演算部５とスタンバイ・モード制御部３５とを備えて構成されている。ここで、主演算部５は、個々に演算処理を行う第１の演算ブロック７、第２の演算ブロック８、第３の演算ブロック９、および、スタンバイ信号生成部１０を備えて構成されている。
【００５１】
スタンバイ信号生成部１０は、スタンバイ・モード（待機状態）に入ることを指示するスタンバイ信号（ＳＴＢ）を生成する。ここで、スタンバイ・モードとは、光配線部３３と主演算部５とが停止し、スタンバイ・モード制御部３５のみが稼動している状態、すなわち、後述する光系用電源部３８と主演算部用電源部１５とが停止し、スタンバイ・モード制御部用電源部１６のみが稼動している状態をいう。従って、スタンバイ・モードでは、消費電力が大幅に低下している状態となる。
【００５２】
スタンバイ・モード制御部３５は、光電気混載集積回路３１におけるスタンバイ・モードを制御する。具体的には、電源部３４にスタンバイ信号（ＳＴＢ）またはスタンバイ解除信号を送信することにより、後述する光系用電源部３８と主演算部用電源部１５のオンおよびオフ、即ち、光配線部３３と主演算部５とへの電力供給を制御する。スタンバイ・モード制御部３５は、通常のＣＭＯＳ回路により構成され、光配線への直接の接続は無く、全て電気配線のみにより構成されている。したがって、光配線部３３の後述する発光素子１２が停止している状態でも、その機能を保つことが可能である。基本的には、スタンバイ・モード制御部３５の機能は、第１の実施の形態で説明したスタンバイ・モード制御部６の機能と同じであるので、詳しい説明は省略する。
【００５３】
光配線部３３は、主演算部５に配置された第１の演算ブロック７と第２の演算ブロック８とに接続され、第１の演算ブロック７での演算結果である電気信号を光信号に変換し、光信号で伝達後、再び電気信号に変換し、第２の演算ブロック８へ伝達する。光配線部３３は、発光素子１２、光変調器変調部３６、光変調器３７、光導波路１３、および、受光素子１４を備えて構成されている。
【００５４】
発光素子１２は、光を発光する。この発光素子１２は、ＧａＩｎＮＡｓ半導体レーザーからなる。なお、本実施の形態では、発光素子１２は、光配線を使用している時には、常時点灯した状態である。なお、発光素子１２の定格電流は０．７ｍＡであり、必要な電源電圧は１．５Ｖなので、発光素子１２の点灯時の消費電力は１．０５ｍＷである。この消費電力は、演算部３２の待機状態での消費電力と比べてはるかに大きい。
【００５５】
光変調器変調部３６は、第１の演算ブロック７での演算結果である電気信号に応じて光変調器３７を変調する。この光変調器変調部３６は、ＮＭＯＳＦＥＴからなる。
【００５６】
光変調器３７は、光導波路１３を伝播する光の強度を変化させ、第１の演算ブロック７での演算結果である電気信号を光信号に変換する。この光変調器３７は、ニオブ酸リチウムからなる。なお、光変調器３７の駆動電圧も１．５Ｖとなるように設計されている。
【００５７】
ここで、光変調器変調部３６が光変調器３７を変調し、光変調器３７が発光素子１２の発光した光の強度を変化させることにより、第１の演算ブロック７での演算結果である電気信号が光信号に変換される仕組みを簡単に説明する。第１の演算ブロック７での演算結果である電気信号が、光変調器変調部３６に伝達されると、光変調器変調部３６のＮＭＯＳＦＥＴがオンとオフを繰り返し、この結果、光変調器３７に印加される電圧が変化する。そして、常時点灯中の発光素子１２の発光した光が光変調器３７を通過すると、光変調器３７に印加された電圧の変化に対応して光の強度も変化し、受光素子１４が受ける光の強度も変化する。この光の強弱が光信号となり、電気信号が光信号に変換される。
【００５８】
電源部３４は、演算部３２と光配線部３３とに、電力を供給する。電源部３４は、主演算部用電源部１５、スタンバイ・モード制御部用電源部１６、光系用電源部３８、（ブートアップ）シーケンサー１８、第１のスイッチング素子１９、および、第２のスイッチング素子３９を備えて構成されている。
【００５９】
光系用電源部３８は、光配線部３３（発光素子１２および光変調器３７）へ電力を供給する。なお、演算部３２（主演算部５およびスタンバイ・モード制御部３５）の必要とする電源電圧は、１．０Ｖであるのに対し、光配線部３３の発光素子１２および光変調器３７が必要な電源電圧は、前述したように１．５Ｖである。従って、電源部３４は、二つの異なる出力電圧を供給し、これらの電圧は、共通の入力電圧から、いわゆるＤＣ−ＤＣコンバーターにより生成されている。
【００６０】
第２のスイッチング素子３９は、スタンバイ信号（ＳＴＢ）およびスタンバイ解除信号に基づき、光系用電源部３８への電力の供給および遮断を切り替える。この第２のスイッチング素子３９は、電源部３４内部にある制御回路であり、光系用電源部３８の入力側に配置されている。
【００６１】
なお、第１のスイッチング素子１９および第２のスイッチング素子３９は、主演算部用電源部１５および光系用電源部３８の出力側に配置することも可能であるが、入力側に配置した方が、ＤＣ−ＤＣコンバーターを含む電源部３４自身が消費する電力を、さらに削減することが可能なので、より望ましい構成となる。
【００６２】
また、電源部３４自身の消費する電力には、定電圧化の処理のために必要な電力が含まれており、その値は実際の出力電流だけでなく、出力可能な最大出力電流にも依存する。従って、消費電力を低下させるためには、最大出力電流の大きな電源への電源入力を切断することが有効である。
【００６３】
このように、第２の実施の形態にかかる光電気混載集積回路によれば、消費電力の大きな発光素子と、光変調器とを有する光配線部への電力供給と、この光配線を用いて信号伝達を行う主演算部への電力供給とを遮断したスタンバイ・モードを設けることにより、回路の正常な動作を保証しながら消費電力を大幅に低下させる光電気混載集積回路を提供することが可能である。この結果、携帯機器に代表される、待機状態での低消費電力化が重要となる機器に搭載される光電気混載集積回路において、光配線の利益を享受することが可能となる。
【００６４】
（第３の実施形態）
第３の実施の形態では、第１および第２の実施の形態と比べて、光配線部の入出力の対応が、１対１ではなく２対２で表されている点と、スタンバイ・モード制御部が、電源部だけでなく主演算部および光配線部の個々のユニットの電力供給スイッチを制御する機能を備えている点とが異なっている。第３の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。
【００６５】
図５は、第３の実施の形態にかかる光電気混載集積回路の構成を示す図である。なお、本図は、主要構成部分の接続の様子を模式的に示している。本実施の形態にかかる光電気混載集積回路４１は、演算部４２、光配線部４３、および、電源部（電源制御部）４４を備えて構成されている。
【００６６】
演算部４２は、演算処理を行い、主演算部４５およびスタンバイ・モード制御部４６を備えて構成されている。主演算部４５は、通常のＣＭＯＳ回路により構成され、光電気混載集積回路４１に要求される実際の演算処理を行い、スタンバイ・モード制御部４６へ後述するスタンバイ信号（ＳＴＢ）を送信し、スタンバイ・モード制御部４６との間で、後述する状態信号をやり取りし、図示されていない入出力部を介して外部と情報の交換を行う。
【００６７】
ここで、主演算部４５は、個々に演算処理を行う第１の演算ブロック４７、第２の演算ブロック４８、第３の演算ブロック４９、第４の演算ブロック５０、第５の演算ブロック５１、および、第１のスイッチ５２、第２のスイッチ５３、第３のスイッチ５４、第４のスイッチ５５、第５のスイッチ５６、スタンバイ信号生成部５７、および、状態信号生成部５８を備えて構成されている。
【００６８】
第１の演算ブロック４７は、光配線部４３を介して、第３の演算ブロック４９および第４の演算ブロック５０と接続され、第１の演算ブロック４７で計算された演算結果が、光配線部４３を経由して、第３の演算ブロック４９および／または第４の演算ブロック５０へ伝達される構成となっている。第２の演算ブロック４８は、光配線部４３を介して、第３の演算ブロック４９および第４の演算ブロック５０と接続され、第２の演算ブロック４８で計算された演算結果が、光配線部４３を経由して、第３の演算ブロック４９および／または第４の演算ブロック５０へ伝達される構成となっている。なお、第５の演算ブロック５１は、光配線部４３とは直接接続されておらず、全て電気配線により構成されている。
【００６９】
第１のスイッチ５２は、後述する主演算部用電源部８１と第１の演算ブロック４７との間に設けられ、主演算部用電源部８１から第１の演算ブロック４７への電力の供給および遮断を切り替える。第２のスイッチ５３は、後述する主演算部用電源部８１と第２の演算ブロック４８との間に設けられ、主演算部用電源部８１から第２の演算ブロック４８への電力の供給および遮断を切り替える。第３のスイッチ５４は、後述する主演算部用電源部８１と第３の演算ブロック４９との間に設けられ、主演算部用電源部８１から第３の演算ブロック４９への電力の供給および遮断を切り替える。第４のスイッチ５５は、後述する主演算部用電源部８１と第４の演算ブロック５０との間に設けられ、主演算部用電源部８１から第４の演算ブロック５０への電力の供給および遮断を切り替える。
【００７０】
第５のスイッチ５６は、後述する主演算部用電源部８１と第５の演算ブロック５１との間に設けられ、主演算部用電源部８１から第５の演算ブロック５１への電力の供給および遮断を切り替える。なお、第１のスイッチ５２、第２のスイッチ５３、第３のスイッチ５４、第４のスイッチ５５、および、第５のスイッチ５６のオンとオフの切り替えは、スタンバイ・モード制御部４６からの指示により行われる。各スイッチの切り替え方法については、後ほどスタンバイ・モード制御部４６による状態制御の説明とあわせて説明する。
【００７１】
スタンバイ信号生成部５７は、スタンバイ・モード（待機状態）に入ることを指示するスタンバイ信号（ＳＴＢ）を生成する。ここで、スタンバイ・モードとは、光配線部４３と主演算部４５とが停止し、スタンバイ・モード制御部４６のみが稼動している状態、すなわち、後述する光源用電源部８３、光系用電源部８４、および、主演算部用電源部８１が停止し、スタンバイ・モード制御部用電源部８２のみが稼動している状態をいう。従って、スタンバイ・モードでは、消費電力が大幅に低下している状態となる。
【００７２】
スタンバイ信号（ＳＴＢ）は、主演算部４５にある全ての演算ブロックが演算処理を休止している状態である場合に生成される。具体的には、スタンバイ信号生成部５７が、主演算部４５にある第１の演算ブロック４７、第２の演算ブロック４８、第３の演算ブロック４９、第４の演算ブロック５０、第５の演算ブロック５１から、各演算ブロックが実質的に演算処理を休止している状態であることを示す信号（ＩＤＬ）を反転論理で受け取り、ＯＲ演算処理を行うことにより、スタンバイ信号（ＳＴＢ）を生成している。なお、スタンバイ信号生成部５７は、スタンバイ信号（ＳＴＢ）を反転論理で作成しているが、その理由は、後ほど詳しく説明する。
【００７３】
状態信号生成部５８は、主演算部４５の各部分の現在および今後の状態を表す状態信号を生成する。状態信号は、具体的には、主演算部４５が行う演算処理に基づき、第１の演算ブロック４７、第２の演算ブロック４８、第３の演算ブロック４９、第４の演算ブロック５０、および、第５の演算ブロック５１の現在の演算処理状態および今後の演算処理状態を表す。
【００７４】
スタンバイ・モード制御部４６は、光電気混載集積回路４１におけるスタンバイ・モードを制御する。具体的には、電源部４４にスタンバイ信号（ＳＴＢ）またはスタンバイ解除信号を送信することにより、後述する光源用電源部８３、光系用電源部８４、および、主演算部用電源部８１のオンおよびオフ、即ち、光配線部４３と主演算部４５とへの電力供給を制御する。
【００７５】
さらに、スタンバイ・モード制御部４６は、主演算部４５にある各演算ブロックの状態と、光配線部４３にある各受光素子および各光変調器の状態とを制御する。スタンバイ・モード制御部４６は、具体的には、主演算部４５からの状態信号に基づいて、主演算部４５にある第１のスイッチ５２、第２のスイッチ５３、第３のスイッチ５４、第４のスイッチ５５、および、第４のスイッチ５６をオンおよびオフすることにより、それぞれ、第１の演算ブロック４７、第２の演算ブロック４８、第３の演算ブロック４９、第４の演算ブロック５０、および、第５の演算ブロック５１への電力供給を制御する。
【００７６】
スタンバイ・モード制御部４６は、さらに具体的には、主演算部４５からの状態信号に基づいて、光配線部４３にある、後述する第６のスイッチ７５、第７のスイッチ７６、第８のスイッチ７７、および、第９のスイッチ７８、第１０のスイッチ７９、および、第１１のスイッチ８０をオンおよびオフすることにより、それぞれ、後述する第１の発光素子５９、第２の発光素子６０、第１の光変調器６５、第２の光変調器６６、第３の光変調器６７、および、第４の光変調器６８への電力供給を制御する。
【００７７】
スタンバイ・モード制御部４６が、第１の光変調器６５、第２の光変調器６６、第３の光変調器６７、および、第４の光変調器６８への電力供給を制御することにより、主演算部４５の各演算ブロック間のデータのやり取りを組み替えて、主演算部４５を多機能回路として機能させることが可能である。
【００７８】
さらに、スタンバイ・モード制御部４６が、第１の演算ブロック４７、第２の演算ブロック４８、第３の演算ブロック４９、第４の演算ブロック５０、第５の演算ブロック５１、第１の発光素子５９、および、第２の発光素子６０への電力供給を制御することにより、光電気混載集積回路１の消費電力を大幅に低下させることが可能である。
【００７９】
スタンバイ・モード制御部４６は、通常のＣＭＯＳ回路により構成され、光配線への直接の接続は無く、全て電気配線のみにより構成されている。したがって、光配線部４３の後述する第１の発光素子５９および第２の発光素子６０が停止している状態でも、その機能を保つことが可能である。スタンバイ・モード制御部４６のスタンバイ・モード制御機能および状態制御機能については、後ほど詳しく説明する。
【００８０】
光配線部４３は、主演算部４５に配置された第１の演算ブロック４７、第２の演算ブロック４８、第３の演算ブロック４９、および、第４の演算ブロック５０に接続され、第１の演算ブロック４７での演算結果、および／または、第２の演算ブロック４８での演算結果である電気信号を光信号に変換し光信号で伝達する。そして、第１の演算ブロック４７での演算結果である光信号、および、第２の演算ブロック４８での演算結果である光信号をそのまま、あるいは、第１の演算ブロック４７での演算結果と第２の演算ブロック４８での演算結果のＯＲ信号である光信号を、再び電気信号に変換し、第３の演算ブロック４９、および／または、第４の演算ブロック５０へ伝達する。
【００８１】
光配線部４３は、第１の発光素子５９、第２の発光素子６０、第１の光変調器変調部６１、第２の光変調器変調部６２、第３の光変調器変調部６３、第４の光変調器変調部６４、第１の光変調器６５、第２の光変調器６６、第３の光変調器６７、第４の光変調器６８、第１の光導波路６９、第２の光導波路７０、第３の光導波路７１、第４の光導波路７２、第１の受光素子７３、第２の受光素子７４、第６のスイッチ７５、第７のスイッチ７６、第８のスイッチ７７、第９のスイッチ７８、第１０のスイッチ７９、および、第１１のスイッチ８０を備えて構成されている。
【００８２】
第１の発光素子５９および第２の発光素子６０は、それぞれ光を発光する。第１の発光素子５９および第２の発光素子６０は、それぞれＧａＩｎＮＡｓ半導体レーザーからなる。本実施の形態では、第１の発光素子５９および第２の発光素子６０は、光配線を使用している時には、常時点灯した状態である。なお、後述するように、第１の光導波路６９、第２の光導波路７０、第３の光導波路７１、および、第４の光導波路７２が分岐を有する構成となっているため、第１の発光素子５９および第２の発光素子６０の定格電流は、それぞれ第１および第２の実施の形態よりも大きな１．０ｍＡであり、必要な電源電圧は２．０Ｖとなっている。従って、第１の発光素子５９および第２の発光素子６０の点灯時の消費電力は、それぞれ２．０ｍＷとなる。これらの消費電力は、演算部４２の待機状態での消費電力と比べてはるかに大きい。
【００８３】
第１の光変調器変調部６１は、第１の演算ブロック４７での演算結果である電気信号に応じて第１の光変調器６５を変調する。第２の光変調器変調部６２は、第１の演算ブロック４７での演算結果である電気信号に応じて第２の光変調器６６を変調する。第３の光変調器変調部６３は、第２の演算ブロック４８での演算結果である電気信号に応じて第３の光変調器６７を変調する。第４の光変調器変調部６４は、第２の演算ブロック４８での演算結果である電気信号に応じて第４の光変調器６８を変調する。第１の光変調器変調部６１、第２の光変調器変調部６２、第３の光変調器変調部６３、および、第４の光変調器変調部６４は、それぞれＮＭＯＳＦＥＴからなる。
【００８４】
第１の光変調器６５は、第１の光導波路６９を伝播する光の強度を変化させ、第１の演算ブロック４７での演算結果である電気信号を光信号に変換する。第２の光変調器６６は、第２の光導波路７０を伝播する光の強度を変化させ、第１の演算ブロック４７での演算結果である電気信号を光信号に変換する。第３の光変調器６７は、第３の光導波路７１を伝播する光の強度を変化させ、第２の演算ブロック４８での演算結果である電気信号を光信号に変換する。第４の光変調器６８は、第４の光導波路７２を伝播する光の強度を変化させ、第２の演算ブロック４８での演算結果である電気信号を光信号に変換する。
【００８５】
第１の光変調器６５、第２の光変調器６６、第３の光変調器６７、および、第４の光変調器６８は、それぞれニオブ酸リチウムからなる。第１の光変調器６５、第２の光変調器６６、第３の光変調器６７、および、第４の光変調器６８の駆動電圧は１．５Ｖとなるように設計されている。
【００８６】
ここで、第１から第４の光変調器変調部がそれぞれ対応する第１から第４の光変調器を変調し、第１から第４の光変調器が第１および第２の発光素子の発光した光の強度を変化させることにより、第１および第２の演算ブロックでの演算結果である電気信号が光信号に変換される仕組みを、第１の演算ブロック４７から第１の受光素子７３までの信号の流れを用いて簡単に説明する。
【００８７】
第１の演算ブロック４７での演算結果である電気信号が、第１の光変調器変調部６１に伝達されると、第１の光変調器変調部６１のＮＭＯＳＦＥＴがオンとオフを繰り返し、この結果、第１の光変調器６５に印加される電圧が変化する。そして、常時点灯中の第１の発光素子５９の発光した光が第１の光変調器６５を通過すると、第１の光変調器６５に印加された電圧の変化に対応して光の強度も変化し、第１の受光素子７３が受ける光の強度も変化する。この光の強弱が光信号となり、電気信号が光信号に変換される。
【００８８】
なお、本実施の形態においては、第１から第４の光変調器に電圧が印加されない状態で、第１から第４の光導波路を伝播する光の強度が小さくなり、第１から第４の光変調器４に電圧が印加された状態で、第１から第４の光導波路を伝播する光の強度が大きくなるように構成されている。
【００８９】
第１の光導波路６９は、第１の発光素子５９と第１の受光素子７３とを接続し、第１の発光素子５９による光信号を第１の受光素子７３へ伝達する。より詳しくは、第１の光導波路６９は、第１の発光素子５９と接続されている一端が後述する第２の光導波路７０と共通となっており、第２の光導波路７０と分岐後、第１の光変調器６５を経由し、さらに、後述する第３の光導波路７１と合流後、他端が第１の受光素子７３と接続されている構成となっている。
【００９０】
第２の光導波路７０は、第１の発光素子５９と第２の受光素子７４とを接続し、第１の発光素子５９による光信号を第２の受光素子７４へ伝達する。より詳しくは、第２の光導波路７０は、第１の発光素子５９と接続されている一端が前述の第１の光導波路６９と共通となっており、第１の光導波路６９と分岐後、第２の光変調器６６を経由し、さらに、後述する第４の光導波路７２と合流後、他端が第２の受光素子７４と接続されている構成となっている。
【００９１】
第３の光導波路７１は、第２の発光素子６０と第１の受光素子７３とを接続し、第２の発光素子６０による光信号を第１の受光素子７３へ伝達する。より詳しくは、第３の光導波路７１は、第２の発光素子６０と接続されている一端が後述する第４の光導波路７２と共通となっており、第４の光導波路７２と分岐後、第３の光変調器６７を経由し、さらに、前述の第１の光導波路６９と合流後、他端が第１の受光素子７３と接続されている構成となっている。
【００９２】
第４の光導波路７２は、第２の発光素子６０と第２の受光素子７４とを接続し、第２の発光素子６０による光信号を第２の受光素子７４へ伝達する。より詳しくは、第４の光導波路７２は、第２の発光素子６０と接続されている一端が前述の第３の光導波路７１と共通となっており、第３の光導波路７１と分岐後、第４の光変調器６８を経由し、さらに、前述の第２の光導波路７０と合流後、他端が第２の受光素子７４と接続されている構成となっている。第１の光導波路６９、第２の光導波路７０、第３の光導波路７１、および、第４の光導波路７２は、それぞれシリコン（Ｓｉ）からなる。
【００９３】
上述したように、各々の光導波路が、それぞれ他の光導波路と分岐および合流する構成となっているため、光配線部４３の入出力の対応が２対２となり、主演算部４５の各演算ブロック間のデータを組み替えて、主演算部４５を多機能回路として機能させることが可能である。各演算ブロック間のデータの組み替え方法については、後ほどスタンバイ・モード制御部４６による状態制御の説明とあわせて説明する。
【００９４】
第１の受光素子７３は、光を受光すると光の強度に応じた電気を発生させる。従って、第１の受光素子７３は、第１の光導波路６９および／または第３の光導波路７１を通って伝達された光信号を、電気信号へ再び変換し、第３の演算ブロック４９へ伝達する。第２の受光素子７４は、光を受光すると光の強度に応じた電気を発生させる。従って、第２の受光素子７４は、第２の光導波路７０および／または第４の光導波路７２を通って伝達された光信号を、電気信号へ再び変換し、第４の演算ブロック５０へ伝達する。第１の受光素子７３および第２の受光素子７４は、ＩｎＧａＡｓフォトダイオードからなる。
【００９５】
第６のスイッチ７５は、後述する光源用電源部８３と第１の発光素子５９との間に設けられ、光源用電源部８３から第１の発光素子５９への電力供給および遮断を切り替える。第７のスイッチ７６は、後述する光源用電源部８３と第２の発光素子６０との間に設けられ、光源用電源部８３から第２の発光素子６０への電力供給および遮断を切り替える。
【００９６】
第８のスイッチ７７は、後述する光系用電源部８４と第１の光変調器６５との間に設けられ、光系用電源部８４から第１の光変調器６５への電力供給および遮断を切り替える。第９のスイッチ７８は、後述する光系用電源部８４と第２の光変調器６６との間に設けられ、光系用電源部８４から第２の光変調器６６への電力供給および遮断を切り替える。第１０のスイッチ７９は、後述する光系用電源部８４と第３の光変調器６７との間に設けられ、光系用電源部８４から第３の光変調器６７への電力供給および遮断を切り替える。第１１のスイッチ８０は、後述する光系用電源部８４と第４の光変調器６８との間に設けられ、光系用電源部８４から第４の光変調器６８への電力供給および遮断を切り替える。
【００９７】
なお、第６のスイッチ７５、第７のスイッチ７６、第８のスイッチ７７、第９のスイッチ７８、第１０のスイッチ７９、および、第１１のスイッチ８０のオンとオフの切り替えは、スタンバイ・モード制御部４６からの指示により行われる。各スイッチの切り替え方法については、後ほどスタンバイ・モード制御部４６による状態制御の説明とあわせて説明する。
【００９８】
電源部４４は、演算部４２と光配線部４３とに、電力を供給する。電源部４４は、主演算部用電源部８１、スタンバイ・モード制御部用電源部８２、光源用電源部８３、光系用電源部８４、（ブートアップ）シーケンサー８５、第１のスイッチング素子８６、第２のスイッチング素子８７、および、第３のスイッチング素子８８を備えて構成されている。
【００９９】
主演算部用電源部８１は、主演算部４５へ電力を供給する。スタンバイ・モード制御部用電源部８２は、スタンバイ・モード制御部４６へ電力を供給する。光源用電源部８３は、光配線部４３の第１の発光素子５９および第２の発光素子６０へ電力を供給する。光系用電源部８４は、光配線部４３の第１の光変調器６５、第２の光変調器６６、第３の光変調器６７、および、第４の光変調器６８へ電力を供給する。
【０１００】
なお、演算部４２（主演算部４５およびスタンバイ・モード制御部４６）の必要とする電源電圧は、１．０Ｖである。それに対し、光配線部４３の第１の発光素子５９および第２の発光素子６０が必要な電源電圧は、前述したように２．０Ｖであり、光配線部４３の第１の光変調器６５、第２の光変調器６６、第３の光変調器６７、および、第４の光変調器６８が必要な電源電圧は、前述したように１．５Ｖである。従って、電源部４４は、三つの異なる出力電圧を供給し、これらの電圧は、共通の入力電圧から、いわゆるＤＣ−ＤＣコンバーターにより生成されている。
【０１０１】
シーケンサー８５は、起動時には、ブートアップシーケンサーとして機能し、系の初期化動作を行う。また、シーケンサー８５は、スタンバイ・モードからの復帰時には、電源部４４の各部の出力を再開する順序の制御を行う。
【０１０２】
第１のスイッチング素子８６は、スタンバイ信号（ＳＴＢ）およびスタンバイ解除信号に基づき、主演算部用電源部８１への電力の供給および遮断を切り替える。この第１のスイッチング素子８６は、電源部４４内部にある制御回路であり、主演算部用電源部８１の入力側に配置されている。第２のスイッチング素子８７は、スタンバイ信号（ＳＴＢ）およびスタンバイ解除信号に基づき、光源用電源部８３への電力の供給および遮断を切り替える。この第２のスイッチング素子８７は、電源部４４内部にある制御回路であり、光源用電源部８３の入力側に配置されている。第３のスイッチング素子８８は、スタンバイ信号（ＳＴＢ）およびスタンバイ解除信号に基づき、光系用電源部８４への電力の供給および遮断を切り替える。この第３のスイッチング素子８８は、電源部４４内部にある制御回路であり、光系用電源部８４の入力側に配置されている。
【０１０３】
なお、第１のスイッチング素子８６、第２のスイッチング素子８７、および、第３のスイッチング素子８８は、主演算部用電源部８１、光源用電源部８３、および、光系用電源部８４の出力側に配置することも可能であるが、入力側に配置した方が、ＤＣ−ＤＣコンバーターを含む電源部４４自身が消費する電力を、さらに削減することが可能なので、より望ましい構成となる。
【０１０４】
また、電源部４４自身の消費する電力には、定電圧化の処理のために必要な電力が含まれており、その値は実際の出力電流だけでなく、出力可能な最大出力電流にも依存する。従って、消費電力を低下させるためには、最大出力電流の大きな電源への電源入力を切断することが有効である。
【０１０５】
（スタンバイ・モード制御）
ここで、スタンバイ・モード制御部４６によるスタンバイ・モード制御の仕組みについて、図２を使用して、詳しく説明する。スタンバイ・モード制御部４６は、主演算部４２からスタンバイ信号（ＳＴＢ）を受信すると（（ａ）の時刻Ａ）、最終的にスタンバイ・モードに入るか否かの判定を行う。なお、スタンバイ・モード制御部４６は、図示されていない入出力部からスタンバイ信号（ＳＴＢ）を受信した場合でも、同様の判定を行う。
【０１０６】
そして、スタンバイ・モード制御部４６がスタンバイ・モードに入ると判定した場合には、電源部４４にスタンバイ信号（ＳＴＢ）を送信する（（ａ）の時刻Ｂ）。電源部４４は、スタンバイ信号（ＳＴＢ）を受け取ると、第２のスイッチング素子８７、第３のスイッチング素子８８、および、第１のスイッチング素子８６をオフにすることにより、光源用電源部８３、光系用電源部８４、および、主演算部用電源部８１への電力供給を切断し（（ａ）の時刻Ｃ）、その後、光電気混載集積回路４１は、スタンバイ・モードで動作する。この結果、光電気混載集積回路４１の消費電力は、大幅に低下する。
【０１０７】
光電気混載集積回路４１がスタンバイ・モードで動作中も、スタンバイ・モード制御部４６には、スタンバイ・モード制御部用電源部８２から電力が供給され続け、スタンバイ・モードの制御を行うことが可能である。例えば、光電気混載集積回路４１がスタンバイ・モードで動作中に、図示されていない入出力部を介して外部からの動作状態の問い合わせ信号が入った場合、スタンバイ・モード制御部４６は、光電気混載集積回路４１がスタンバイ・モードであると連絡する信号を返信する制御を行うことができる。
【０１０８】
なお、スタンバイ・モード制御部４６は、スタンバイ・モードで動作中は、外部からの問い合わせの有無に関わらず、常にスタンバイ・モードであると連絡する信号を発信し続けることも可能であるが、信号を発信し続けることは消費電力の増加を招くので、望ましくは、前述の形態とした方がよい。
【０１０９】
光電気混載集積回路４１がスタンバイ・モードで動作中に、スタンバイ・モード制御部４６は、図示されていない入出力部または主演算部４５からスタンバイ・モードの解除を指示するスタンバイ解除信号を受信すると（（ａ）の時刻Ｄ）、電源部４４にスタンバイ解除信号を送信する（（ａ）の時刻Ｅ）。
【０１１０】
電源部４４は、スタンバイ解除信号を受け取ると、シーケンサー８５の指示に基づき、第２のスイッチング素子８７、第３のスイッチング素子８８、および、第１のスイッチング素子８６をオンにすることにより、光源用電源部８３、光系用電源部８４、および、主演算部用電源部８１への電力供給を順次再開し（（ａ）の時刻Ｅ）、光配線部４３を使用した主演算部４５の機能が有効となる。そして、主演算部４５は、電力供給の再開を受けて、内部メモリ状態の確認等の初期化処理を行い、入出力部からの信号処理の指示が受信可能となる。こうして、光電気混載集積回路４１は、通常の状態で動作する。
【０１１１】
このように、主演算部の演算処理状態に応じて、通常の稼働状態と、スタンバイ・モードでの稼働状態とを適宜切り替えることにより、光電気混載集積回路４１は、正常な演算処理を行いながら、電力を効率的に消費することができ、結果的に消費電力を大幅に低下することが可能となる。
【０１１２】
本実施の形態では、スタンバイ・モード制御部４６は、主演算部４５からのスタンバイ信号（ＳＴＢ）を反転論理で受信している。すなわち、スタンバイ信号生成部５７が、スタンバイ信号（ＳＴＢ）を反転論理で作成している。このように構成することにより、光電気混載集積回路４１がスタンバイ・モードに入り、主演算部４５への電力供給が停止した時に、主演算部４５から出力される信号が全て０Ｖとなり、主演算部４５からのスタンバイ信号（ＳＴＢ）が、見かけ上反転してしまう事態を防ぐことができる。この理由を、図２の（ｂ）を使用して説明する。
【０１１３】
図２の（ｂ）は、スタンバイ・モード制御部４６が、主演算部４５からのスタンバイ信号（ＳＴＢ）を反転論理で受信しなかった場合のスタンバイ・モード制御のタイミングチャートである。スタンバイ・モード制御部４６が、主演算部４５からスタンバイ信号（ＳＴＢ）を受信し（（ｂ）の時刻Ａ）、スタンバイ・モードに入ると判定した場合には、電源部４４にスタンバイ信号（ＳＴＢ）を送信する（（ｂ）の時刻Ｂ）。電源部４４は、スタンバイ信号（ＳＴＢ）を受け取ると、光源用電源部８３、光系用電源部８４、および、主演算部用電源部８１への電力供給を切断し（（ａ）の時刻Ｃ）、その後、光電気混載集積回路４１は、スタンバイ・モードで動作する。
【０１１４】
ところが、電力供給を切断された主演算部４５は、スタンバイ信号（ＳＴＢ）を維持することができず、自動的に０Ｖ（Ｌレベル）を出力してしまう（（ｂ）の時刻Ｃ）。すると、スタンバイ・モード制御部４６は、スタンバイ信号（ＳＴＢ）が反転したと受け取り、電源部４４にスタンバイ解除信号を出力する（（ｂ）の時刻Ｄ）。この結果、光源用電源部８３、光系用電源部８４、および、主演算部用電源部８１は電力の供給を再開し、電力の供給再開とともに、主演算部４５によりスタンバイ信号（ＳＴＢ）が再度出力される（Ｈレベルになる）（（ｂ）の時刻Ｅ）。従って、時刻Ｅの状態は、時刻Ａの状態と同じとなり、系は自動的に同じ動作を繰り返す結果（（ｂ）の時刻Ｅ〜Ｈ）、発振状態に陥り、スタンバイ・モードでの動作を維持することが不可能となってしまう。
【０１１５】
この問題を回避するために、スタンバイ・モード制御部４６が、主演算部４５からのスタンバイ信号（ＳＴＢ）のうち立ち上がり部分（スタンバイ状態に入る場合）のみを利用し、立ち下がり部分（スタンバイ状態から復帰する場合）は無視するように、スタンバイ・モード制御部４６の演算回路を設計する手法も可能である。しかし、このような演算回路に必要な面積は、反転論理を用いる場合はＮＯＴ回路を一個追加するのみで済むことと比較すると、はるかに大きい。
【０１１６】
このように、反転論理を用いてシステム設計を行うことにより、主演算部４５からスタンバイ・モード制御部４６へのスタンバイ・モード移行の指示を、簡単な回路設計で、確実に行うことが可能となる。
【０１１７】
（状態制御）
次に、スタンバイ・モード制御部４６による状態制御の仕組みについて、再び図５を使用して、詳しく説明する。
【０１１８】
本実施の形態では、光配線部４３の入出力の対応が２対２（光配線部４３への入力部：第１の演算ブロック４７および第２の演算ブロック４８、光配線部４３からの出力部：第３の演算ブロック４９および第４の演算ブロック５０）となっている。そして、スタンバイ・モード制御部４６は、主演算部４５からの状態信号に基づいて、光配線部４３の各光変調器の電力供給スイッチを制御する機能を有している。このため、スタンバイ・モード制御部４６は、主演算部４５の各演算ブロック間のデータのやり取りを組み替えて、主演算部４５を多機能回路として機能させることが可能である。以下に、その方法を説明する。
【０１１９】
スタンバイ・モード制御部４６は、主演算部４５からの状態信号に基づいて、第１の光変調器６５への電力供給および遮断を切り替える第８のスイッチ７７、および、第３の光変調器６７への電力供給および遮断を切り替える第１０のスイッチ７９をオン／オフし、第３の演算ブロック４９に入力されるデータを切り替える。第１の演算ブロック４７からの出力データをＡ、第２の演算ブロック４８からの出力データをＢ、第３の演算ブロック４９への入力データをＣとすると、以下の関係が成り立つ。
１．Ｃ＝Ａ＋Ｂ（第１の光変調器６５：オン、第３の光変調器６７：オンの時）
２．Ｃ＝Ａ    （第１の光変調器６５：オン、第３の光変調器６７：オフの時）
３．Ｃ＝Ｂ    （第１の光変調器６５：オフ、第３の光変調器６７：オンの時）
４．Ｃ＝０    （第１の光変調器６５：オフ、第３の光変調器６７：オフの時）
【０１２０】
また、スタンバイ・モード制御部４６は、主演算部４５からの状態信号に基づいて、第２の光変調器６６への電力供給および遮断を切り替える第９のスイッチ７８、および、第４の光変調器６８への電力供給および遮断を切り替える第１１のスイッチ８０をオン／オフし、第４の演算ブロック５０に入力されるデータを切り替える。さらに、第４の演算ブロック５０の入力をＤとすると、以下の関係が成り立つ。
１．Ｄ＝Ａ＋Ｂ（第２の光変調器６６：オン、第４の光変調器６８：オンの時）
２．Ｄ＝Ａ    （第２の光変調器６６：オン、第４の光変調器６８：オフの時）
３．Ｄ＝Ｂ    （第２の光変調器６６：オフ、第４の光変調器６８：オンの時）
３．Ｄ＝０    （第２の光変調器６６：オフ、第４の光変調器６８：オフの時）
【０１２１】
例えば、Ｃ＝Ａ、Ｄ＝Ｂとしたい場合、スタンバイ・モード制御部４６は、その旨の状態信号を受け取ると、第８のスイッチ７７をオン、第９のスイッチ７８をオフ、第１０のスイッチ７９をオフ、第１１のスイッチ８０をオンする。また、Ｃ＝Ｂ、Ｄ＝Ａとしたい場合、スタンバイ・モード制御部４６は、その旨の状態信号を受け取ると、第８のスイッチ７７をオフ、第９のスイッチ７８をオン、第１０のスイッチ７９をオン、第１１のスイッチ８０をオフする。
【０１２２】
このように、スタンバイ・モード制御部４６は、主演算部４５からの状態信号に基づいて、第１の光変調器６５、第２の光変調器６６、第３の光変調器６７、および、第４の光変調器６８への電力供給を制御し、光配線部４３から出力されるデータ（第３の演算ブロック４９および第４の演算ブロック５０へ入力されるデータ）を適宜切り替えることができる。このような切り替えを演算部の多数のブロック間で行うことにより、回路の機能を動的に組み替えつつ情報処理を行うことが可能となるので、回路の効率を向上させることが可能となる。
【０１２３】
さらに、スタンバイ・モード制御部４６は、主演算部４５からの状態信号に基づいて、主演算部４５の各演算ブロックの電力供給スイッチ、および、光配線部４３の各発光素子の電力供給スイッチを制御する機能を有している。このため、スタンバイ・モード制御部４６は、上記回路機能の組み替えで、一時的に不要となった部分の電力供給を停止させることが可能である。以下に、その方法を説明する。
【０１２４】
スタンバイ・モード制御部４６は、主演算部４５からの状態信号に基づいて、第１の演算ブロック４７への電力の供給および遮断を切り替える第１のスイッチ５２、第２の演算ブロック４８への電力の供給および遮断を切り替える第２のスイッチ５３、第３の演算ブロック４９への電力の供給および遮断を切り替える第３のスイッチ５４、第４の演算ブロック５０への電力の供給および遮断を切り替える第４のスイッチ５５、第１の発光素子５９への電力供給および遮断を切り替える第６のスイッチ７５、および、第２の発光素子６０への電力供給および遮断を切り替える第７のスイッチ７６をオン／オフする。
【０１２５】
例えば、Ｃ＝０かつＤ＝Ｂの場合、第１の光変調器６５、第２の光変調器６６、および、第３の光変調器６７はオフであり、第４の光変調器６８のみがオンとなっている。この時、データが入力されていない第１の発光素子５９をオフにすることが可能であり、さらに、データを出力しない、すなわち、演算処理を行っていない第１の演算ブロック４７と、データを入力しない、すなわち、演算処理を行う予定のない第３の演算ブロック４９とを、オフにすることが可能である。
【０１２６】
従って、スタンバイ・モード制御部４６は、その旨の状態信号を受け取ると、第６のスイッチ７５、第１のスイッチ５２、および、第３のスイッチ５４をオフする。このようなスイッチの切り替えを行うことにより、光電気混載集積回路４１は、回路の演算機能を損なうことなく、電力を効率的に消費することができ、結果的に消費電力を大幅に低下することが可能となる。
【０１２７】
このように、第３の実施の形態にかかる光電気混載集積回路によれば、消費電力の大きな発光素子を有する光配線部への電力供給と、この光配線を用いて信号伝達を行う主演算部への電力供給とを遮断したスタンバイ・モードを設けることにより、回路の正常な動作を保証しながら消費電力を大幅に低下させる光電気混載集積回路を提供することが可能である。この結果、携帯機器に代表される、待機状態での低消費電力化が重要となる機器に搭載される光電気混載集積回路において、光配線の利益を享受することが可能となる。
【０１２８】
さらに、第３の実施の形態にかかる光電気混載集積回路によれば、光配線部の各部分と主演算部の各部分とへの電力供給の開始および遮断を適宜行うことにより、回路の正常な動作を保証しながら消費電力を大幅に低下させる光電気混載集積回路を提供することが可能である。この結果、携帯機器に代表される、稼働不要な電力消費部分の停止による低消費電力化が重要となる機器に搭載される光電気混載集積回路において、光配線の利益を享受することが可能となる。
【０１２９】
（第４の実施形態）
第４の実施の形態では、第１および第２の実施の形態と比べて、光配線部の入出力の対応が、１対１ではなく２対２で表されている点と、スタンバイ・モード制御部が、電源部だけでなく主演算部および光配線部の個々のユニットの電力供給スイッチを制御する機能を備えている点とが異なっている。さらに、第３の実施の形態では、発光素子と光配線への電気信号を出力する演算ブロックとが１対１で対応していたが、本実施の形態では、発光素子と光配線からの電気信号を入力する演算ブロックとが１対１で対応している。
【０１３０】
第４の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。本実施の形態にかかる光電気混載集積回路の構成について、第３の実施の形態と異なる部分を説明する。他の部分については第３の実施の形態と同様であるので、同一の符号が付された箇所については、上述した説明を参照し、ここでの説明を省略する。
【０１３１】
図６は、第４の実施の形態にかかる光電気混載集積回路の構成を示す図である。なお、本図は、主要構成部分の接続の様子を模式的に示している。本実施の形態にかかる光電気混載集積回路９１は、演算部４２、光配線部９２、および、電源部（電源制御部）４４を備えて構成されている。
【０１３２】
演算部４２は、主演算部４５およびスタンバイ・モード制御部４６を備えて構成されている。ここで、主演算部４５は、個々に演算処理を行う第１の演算ブロック４７、第２の演算ブロック４８、第３の演算ブロック４９、第４の演算ブロック５０、第５の演算ブロック５１、および、第１のスイッチ５２、第２のスイッチ５３、第３のスイッチ５４、第４のスイッチ５５、第５のスイッチ５６、スタンバイ信号生成部５７、および、状態信号生成部５８を備えて構成されている。スタンバイ・モード制御部４６のスタンバイ・モード制御については、第３の実施の形態と同じであるので説明は省略する。また、スタンバイ・モード制御部４６の状態制御機能については、後ほど詳しく説明する。
【０１３３】
スタンバイ信号生成部５７は、スタンバイ・モード（待機状態）に入ることを指示するスタンバイ信号（ＳＴＢ）を生成する。ここで、スタンバイ・モードとは、光配線部９２と主演算部４５とが停止し、スタンバイ・モード制御部４６のみが稼動している状態、すなわち、後述する光源用電源部８３、光系用電源部８４、および、主演算部用電源部８１が停止し、スタンバイ・モード制御部用電源部８２のみが稼動している状態をいう。従って、スタンバイ・モードでは、消費電力が大幅に低下している状態となる。
【０１３４】
光配線部９２は、主演算部４５に配置された第１の演算ブロック４７、第２の演算ブロック４８、第３の演算ブロック４９、および、第４の演算ブロック５０に接続され、第１の演算ブロック４７での演算結果、および／または、第２の演算ブロック４８での演算結果である電気信号を光信号に変換する。そして、第１の演算ブロック４７での演算結果である光信号、および、第２の演算ブロック４８での演算結果である光信号をそのまま、あるいは、第１の演算ブロック４７での演算結果と第２の演算ブロック４８での演算結果のＯＲ信号である光信号を、光信号で伝達後、再び電気信号に変換し、第３の演算ブロック４９、および／または、第４の演算ブロック５０へ伝達する。
【０１３５】
光配線部９２は、第１の発光素子９３、第２の発光素子９４、第１の光変調器変調部９５、第２の光変調器変調部９６、第３の光変調器変調部９７、第４の光変調器変調部９８、第１の光変調器９９、第２の光変調器１００、第３の光変調器１０１、第４の光変調器１０２、第１の光導波路１０３、第２の光導波路１０４、第３の光導波路１０５、第４の光導波路１０６、第１の受光素子１０７、第２の受光素子１０８、第６のスイッチ１０９、第７のスイッチ１１０、第８のスイッチ１１１、第９のスイッチ１１２、第１０のスイッチ１１３、および、第１１のスイッチ１１４を備えて構成されている。
【０１３６】
第１の発光素子９３および第２の発光素子９４は、それぞれ光を発光する。第１の発光素子９３および第２の発光素子９４は、それぞれＧａＩｎＮＡｓ半導体レーザーからなる。本実施の形態では、第１の発光素子９３および第２の発光素子９４は、光配線を使用している時には、常時点灯した状態である。なお、後述するように、第１の光導波路１０３、第２の光導波路１０４、第３の光導波路１０５、および、第４の光導波路１０６が分岐を有する構成となっているため、第１の発光素子９３および第２の発光素子９４の定格電流は、それぞれ第１および第２の実施の形態よりも大きな１．０ｍＡであり、必要な電源電圧は２．０Ｖとなっている。従って、第１の発光素子９３および第２の発光素子９４の点灯時の消費電力は、それぞれ２．０ｍＷとなる。これらの消費電力は、演算部４２の待機状態での消費電力と比べてはるかに大きい。
【０１３７】
第１の光変調器変調部９５は、第２の演算ブロック４８での演算結果である電気信号に応じて第１の光変調器９９を変調する。第２の光変調器変調部９６は、第１の演算ブロック４７での演算結果である電気信号に応じて第２の光変調器１００を変調する。第３の光変調器変調部９７は、第２の演算ブロック４８での演算結果である電気信号に応じて第３の光変調器１０１を変調する。第４の光変調器変調部９８は、第１の演算ブロック４７での演算結果である電気信号に応じて第４の光変調器１０２を変調する。第１の光変調器変調部９５、第２の光変調器変調部９６、第３の光変調器変調部９７、および、第４の光変調器変調部９８は、それぞれＮＭＯＳＦＥＴからなる。
【０１３８】
第１の光変調器９９は、第１の光導波路１０３を伝播する光の強度を変化させ、第２の演算ブロック４８での演算結果である電気信号を光信号に変換する。第２の光変調器１００は、第２の光導波路１０４を伝播する光の強度を変化させ、第１の演算ブロック４７での演算結果である電気信号を光信号に変換する。第３の光変調器１０１は、第３の光導波路１０５を伝播する光の強度を変化させ、第２の演算ブロック４８での演算結果である電気信号を光信号に変換する。第４の光変調器１０２は、第４の光導波路１０６を伝播する光の強度を変化させ、第１の演算ブロック４７での演算結果である電気信号を光信号に変換する。第１の光変調器９９、第２の光変調器１００、第３の光変調器１０１、および、第４の光変調器１０２は、それぞれニオブ酸リチウムからなる。第１の光変調器９９、第２の光変調器１００、第３の光変調器１０１、および、第４の光変調器１０２の駆動電圧は１．５Ｖとなるように設計されている。
【０１３９】
ここで、第１から第４の光変調器変調部がそれぞれ対応する第１から第４の光変調器を変調し、第１から第４の光変調器が第１および第２の発光素子の発光した光の強度を変化させることにより、第１および第２の演算ブロックでの演算結果である電気信号が光信号に変換される仕組みは、第３の実施の形態と同じであるので説明は省略する。
【０１４０】
第１の光導波路１０３は、第１の発光素子９３と第１の受光素子１０７とを接続し、第１の発光素子９３による光信号を第１の受光素子１０７へ伝達する。より詳しくは、第１の光導波路１０３は、第１の発光素子９３と接続されている一端が後述する第２の光導波路１０４と共通となっており、第２の光導波路１０４と分岐後、第１の光変調器９９を経由し、さらに、後述する第２の光導波路１０４と合流後、他端が第１の受光素子１０７と接続されている構成となっている。
【０１４１】
第２の光導波路１０４は、第１の発光素子９３と第１の受光素子１０７とを接続し、第１の発光素子９３による光信号を第１の受光素子１０７へ伝達する。より詳しくは、第２の光導波路１０４は、第１の発光素子９３と接続されている一端が前述の第１の光導波路１０３と共通となっており、第１の光導波路１０３と分岐後、第２の光変調器１００を経由し、さらに、前述の第１の光導波路１０３と合流後、他端が第１の受光素子１０７と接続されている構成となっている。
【０１４２】
第３の光導波路１０５は、第２の発光素子９４と第２の受光素子１０８とを接続し、第２の発光素子９４による光信号を第２の受光素子１０８へ伝達する。より詳しくは、第３の光導波路１０５は、第２の発光素子９４と接続されている一端が後述する第４の光導波路１０６と共通となっており、第４の光導波路１０６と分岐後、第３の光変調器１０１を経由し、さらに、後述する第４の光導波路１０６と合流後、他端が第２の受光素子１０８と接続されている構成となっている。
【０１４３】
第４の光導波路１０６は、第２の発光素子９４と第２の受光素子１０８とを接続し、第２の発光素子９４による光信号を第２の受光素子１０８へ伝達する。より詳しくは、第４の光導波路１０６は、第２の発光素子９４と接続されている一端が前述の第３の光導波路１０５と共通となっており、第３の光導波路１０５と分岐後、第４の光変調器１０２を経由し、さらに、前述の第３の光導波路１０５と合流後、他端が第２の受光素子１０８と接続されている構成となっている。第１の光導波路１０３、第２の光導波路１０４、第３の光導波路１０５、および、第４の光導波路１０６は、それぞれシリコン（Ｓｉ）からなる。
【０１４４】
上述したように、各々の光導波路が、それぞれ他の光導波路と分岐および合流する構成となっているため、光配線部９２の入出力の対応が２対２となり、主演算部４５の各演算ブロック間のデータを組み替えて、主演算部４５を多機能回路として機能させることが可能である。各演算ブロック間のデータの組み替え方法については、後ほどスタンバイ・モード制御部４６による状態制御の説明とあわせて説明する。
【０１４５】
第１の受光素子１０７は、光を受光すると光の強度に応じた電気を発生させる。従って、第１の受光素子１０７は、第１の光導波路１０３および／または第２の光導波路１０４を通って伝達された光信号を、電気信号へ再び変換し、第３の演算ブロック４９へ伝達する。第２の受光素子１０８は、光を受光すると光の強度に応じた電気を発生させる。従って、第２の受光素子１０８は、第３の光導波路１０５および／または第４の光導波路１０６を通って伝達された光信号を、電気信号へ再び変換し、第４の演算ブロック５０へ伝達する。第１の受光素子１０７および第２の受光素子１０８は、ＩｎＧａＡｓフォトダイオードからなる。
【０１４６】
第６のスイッチ１０９は、後述する光源用電源部８３と第１の発光素子９３との間に設けられ、光源用電源部８３から第１の発光素子９３への電力供給および遮断を切り替える。第７のスイッチ１１０は、後述する光源用電源部８３と第２の発光素子９４との間に設けられ、光源用電源部８３から第２の発光素子９４への電力供給および遮断を切り替える。
【０１４７】
第８のスイッチ１１１は、後述する光系用電源部８４と第１の光変調器９９との間に設けられ、光系用電源部８４から第１の光変調器９９への電力供給および遮断を切り替える。第９のスイッチ１１２は、後述する光系用電源部８４と第２の光変調器１００との間に設けられ、光系用電源部８４から第２の光変調器１００への電力供給および遮断を切り替える。第１０のスイッチ１１３は、後述する光系用電源部８４と第３の光変調器１０１との間に設けられ、光系用電源部８４から第３の光変調器１０１への電力供給および遮断を切り替える。第１１のスイッチ１１４は、後述する光系用電源部８４と第４の光変調器１０２との間に設けられ、光系用電源部８４から第４の光変調器１０２への電力供給および遮断を切り替える。
【０１４８】
なお、第６のスイッチ１０９、第７のスイッチ１１０、第８のスイッチ１１１、第９のスイッチ１１２、第１０のスイッチ１１３、および、第１１のスイッチ１１４のオンとオフの切り替えは、スタンバイ・モード制御部４６からの指示により行われる。各スイッチの切り替え方法については、後ほどスタンバイ・モード制御部４６による状態制御の説明とあわせて説明する。
【０１４９】
電源部４４は、主演算部用電源部８１、スタンバイ・モード制御部用電源部８２、光源用電源部８３、光系用電源部８４、（ブートアップ）シーケンサー８５、第１のスイッチング素子８６、第２のスイッチング素子８７、および、第３のスイッチング素子８８を備えて構成されている。
【０１５０】
（状態制御）
次に、スタンバイ・モード制御部４６による状態制御の仕組みについて、詳しく説明する。
【０１５１】
本実施の形態では、光配線部９２の入出力の対応が２対２（光配線部９２への入力部：第１の演算ブロック４７および第２の演算ブロック４８、光配線部９２からの出力部：第３の演算ブロック４９および第４の演算ブロック５０）となっており、スタンバイ・モード制御部４６は、主演算部４５からの状態信号に基づいて、光配線部９２の各光変調器の電力供給スイッチを制御する機能を有している。このため、スタンバイ・モード制御部４６は、主演算部４５の各演算ブロック間のデータのやり取りを組み替えて、主演算部４５を多機能回路として機能させることが可能である。以下に、その方法を説明する。
【０１５２】
スタンバイ・モード制御部４６は、主演算部４５からの状態信号に基づいて、第１の光変調器９９への電力供給および遮断を切り替える第８のスイッチ１１１、および、第２の光変調器１００への電力供給および遮断を切り替える第９のスイッチ１１２をオン／オフし、第３の演算ブロック４９に入力されるデータを切り替える。第１の演算ブロック４７からの出力データをＥ、第２の演算ブロック４８からの出力データをＦ、第３の演算ブロック４９への入力データをＧとすると、以下の関係が成り立つ。
１．Ｇ＝Ｅ＋Ｆ（第１の光変調器９９：オン、第２の光変調器１００：オンの時）
２．Ｇ＝Ｅ    （第１の光変調器９９：オフ、第２の光変調器１００：オンの時）
３．Ｇ＝Ｆ    （第１の光変調器９９：オン、第２の光変調器１００：オフの時）
４．Ｇ＝０    （第１の光変調器９９：オフ、第２の光変調器１００：オフの時）
【０１５３】
また、スタンバイ・モード制御部４６は、主演算部４５からの状態信号に基づいて、第３の光変調器１０１への電力供給および遮断を切り替える第１０のスイッチ１１３、および、第４の光変調器１０２への電力供給および遮断を切り替える第１１のスイッチ１１４をオン／オフし、第４の演算ブロック５０に入力されるデータを切り替える。さらに、第４の演算ブロック５０の入力をＨとすると、以下の関係が成り立つ。
１．Ｈ＝Ｅ＋Ｆ（第３の光変調器１０１：オン、第４の光変調器１０２：オンの時）
２．Ｈ＝Ｅ    （第３の光変調器１０１：オフ、第４の光変調器１０２：オンの時）
３．Ｈ＝Ｆ    （第３の光変調器１０１：オン、第４の光変調器１０２：オフの時）
３．Ｈ＝０    （第３の光変調器１０１：オフ、第４の光変調器１０２：オフの時）
【０１５４】
例えば、Ｇ＝Ｅ、Ｈ＝Ｆとしたい場合、スタンバイ・モード制御部４６は、その旨の状態信号を受け取ると、第８のスイッチ１１１をオフ、第９のスイッチ１１２をオン、第１０のスイッチ１１３をオン、第１１のスイッチ１１４をオフする。また、Ｇ＝Ｆ、Ｈ＝Ｅとしたい場合、スタンバイ・モード制御部４６は、その旨の状態信号を受け取ると、第８のスイッチ１１１をオン、第９のスイッチ１１２をオフ、第１０のスイッチ１１３をオフ、第１１のスイッチ１１４をオンする。
【０１５５】
このように、スタンバイ・モード制御部４６は、主演算部４５からの状態信号に基づいて、第１の光変調器９９、第２の光変調器１００、第３の光変調器１０１、および、第４の光変調器１０２への電力供給を制御し、光配線部９２から出力されるデータ（第３の演算ブロック４９および第４の演算ブロック５０へ入力されるデータ）を適宜切り替えることができる。このような切り替えを演算部の多数のブロック間で行うことにより、回路の機能を動的に組み替えつつ情報処理を行うことが可能となるので、回路の効率を向上させることが可能となる。
【０１５６】
さらに、スタンバイ・モード制御部４６は、主演算部４５からの状態信号に基づいて、主演算部４５の各演算ブロックの電力供給スイッチ、および、光配線部９２の各発光素子の電力供給スイッチを制御する機能を有している。このため、スタンバイ・モード制御部４６は、上記回路機能の組み替えで、一時的に不要となった部分の電力供給を停止させることが可能である。以下に、その方法を説明する。
【０１５７】
スタンバイ・モード制御部４６は、主演算部４５からの状態信号に基づいて、第１の演算ブロック４７への電力の供給および遮断を切り替える第１のスイッチ５２、第２の演算ブロック４８への電力の供給および遮断を切り替える第２のスイッチ５３、第３の演算ブロック４９への電力の供給および遮断を切り替える第３のスイッチ５４、第４の演算ブロック５０への電力の供給および遮断を切り替える第４のスイッチ５５、第１の発光素子９３への電力供給および遮断を切り替える第６のスイッチ１０９、および、第２の発光素子９４への電力供給および遮断を切り替える第７のスイッチ１１０をオン／オフする。
【０１５８】
例えば、Ｇ＝０かつＨ＝Ｅの場合、第１の光変調器９９、第２の光変調器１００、および、第３の光変調器１０１はオフであり、第４の光変調器１０２のみがオンとなっている。この時、データが入力されていない第１の発光素子９３をオフにすることが可能であり、さらに、データを出力しない、すなわち、演算処理を行っていない第２の演算ブロック４８と、データを入力しない、すなわち、演算処理を行う予定のない第３の演算ブロック４９とを、オフにすることが可能である。
【０１５９】
従って、スタンバイ・モード制御部４６は、その旨の状態信号を受け取ると、第６のスイッチ１０９、第２のスイッチ５３、および、第３のスイッチ５４をオフする。このようなスイッチの切り替えを行うことにより、光電気混載集積回路９１は、回路の演算機能を損なうことなく、電力を効率的に消費することができ、結果的に消費電力を大幅に低下することが可能となる。
【０１６０】
第３の実施の形態では、発光素子と光配線への出力を行う演算ブロックとが１対１で対応していたので、発光素子への電力供給をオフにすることが可能な条件は、前段側の演算ブロックの機能により決定される特徴があった。本実施の形態では、発光素子と光配線からの入力を行う機能ブロックとが１対１で対応しているので、発光素子への電力供給をオフにすることが可能な条件は、後段側の演算ブロックの機能により決定される特徴がある。どちらの構成が望ましいかは、各機能ブロックの有する特徴に依存するので、回路構成に合わせて適宜選択することが可能である。
【０１６１】
このように、第４の実施の形態にかかる光電気混載集積回路によれば、消費電力の大きな発光素子を有する光配線部への電力供給と、この光配線を用いて信号伝達を行う主演算部への電力供給とを遮断したスタンバイ・モードを設けることにより、回路の正常な動作を保証しながら消費電力を大幅に低下させる光電気混載集積回路を提供することが可能である。この結果、携帯機器に代表される、待機状態での低消費電力化が重要となる機器に搭載される光電気混載集積回路において、光配線の利益を享受することが可能となる。
【０１６２】
さらに、第４の実施の形態にかかる光電気混載集積回路によれば、光配線部の各部分と主演算部の各部分とへの電力供給の開始および遮断を適宜行うことにより、回路の正常な動作を保証しながら消費電力を大幅に低下させる光電気混載集積回路を提供することが可能である。この結果、携帯機器に代表される、稼働不要な電力消費部分の停止による低消費電力化が重要となる機器に搭載される光電気混載集積回路において、光配線の利益を享受することが可能となる。
【０１６３】
（第５の実施形態）
第５の実施の形態では、第１および第２の実施の形態と比べて、光配線部に温度補償部を備えている点が異なっている。
【０１６４】
第５の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。図７は、第５の実施の形態にかかる光電気混載集積回路の構成を示す図である。なお、本図は、主要構成部分の接続の様子を模式的に示している。本実施の形態にかかる光電気混載集積回路１２１は、演算部１２２、光配線部１２３、および、電源部（電源制御部）１２４を備えて構成されている。
【０１６５】
演算部１２２は、演算処理を行い、主演算部１２５とスタンバイ・モード制御部１２６とを備えて構成されている。主演算部１２５は、通常のＣＭＯＳ回路により構成され、光電気混載集積回路１２１に要求される実際の演算処理を行い、スタンバイ・モード制御部１２６へ後述するスタンバイ１状態に入ることを指示する信号（ＳＴＢ１）またはスタンバイ信号（ＳＴＢ）を送信し、図示されていない入出力部を介して外部と情報の交換を行う。
【０１６６】
ここで、主演算部１２５は、個々に演算処理を行う第１の演算ブロック１２７、第２の演算ブロック１２８、第３の演算ブロック１２９、および、スタンバイ信号生成部１３０を備えて構成されている。そして、第１の演算ブロック１２７と第２の演算ブロック１２８とは、光配線部１２３を介して接続され、第１の演算ブロック１２７で計算された演算結果が、光配線部１２３を経由して、第２の演算ブロック１２８へ伝達される構成となっている。なお、第３の演算ブロック１２９は、光配線部１２３とは直接接続されておらず、全て電気配線により構成されている。
【０１６７】
スタンバイ信号生成部１３０は、スタンバイ１状態に入ることを指示する信号（ＳＴＢ１）と、スタンバイ・モード（待機状態）に入ることを指示するスタンバイ信号（ＳＴＢ）とを生成する。ここで、スタンバイ１状態とは、光配線部１２３の後述する温度補償部１３６以外の部分と、主演算部１２５とが停止し、光配線部１２３の後述する温度補償部１３６と、スタンバイ・モード制御部１２６とが稼動している状態、すなわち、後述する第２の光系用電源部１４５と主演算部用電源部１４２とが停止し、第１の光系用電源部１４４とスタンバイ・モード制御部用電源部１４３とが稼動している状態をいう。従って、スタンバイ１状態では、消費電力が大幅に低下している状態となる。
【０１６８】
また、スタンバイ・モードとは、光配線部１２３と主演算部１２５とが停止し、スタンバイ・モード制御部１２６のみが稼動している状態、すなわち、後述する第１の光系用電源部１４４、第２の光系用電源部１４５、および、主演算部用電源部１４２が停止し、スタンバイ・モード制御部用電源部１４３のみが稼動している状態をいう。従って、スタンバイ・モードでは、スタンバイ１状態に比べ、さらに消費電力が低下している状態となる。
【０１６９】
スタンバイ１状態に入ることを指示する信号（ＳＴＢ１）は、主演算部１２５にある全ての演算ブロックが演算処理を休止している状態である場合に生成される。具体的には、スタンバイ信号生成部１３０が、主演算部１２５にある第１の演算ブロック１２７、第２の演算ブロック１２８、および、第３の演算ブロック１２９から、各演算ブロックが実質的に演算処理を休止している状態であることを示す信号（ＩＤＬ）を反転論理で受け取り、ＯＲ演算処理を行うことにより、スタンバイ１状態に入ることを指示する信号（ＳＴＢ１）を生成している。
【０１７０】
また、スタンバイ信号（ＳＴＢ）は、スタンバイ１状態である時間が所定の設定値を超えた場合に生成される。なお、スタンバイ信号生成部１３０は、スタンバイ１状態に入ることを指示する信号（ＳＴＢ１）およびスタンバイ信号（ＳＴＢ）を反転論理で作成しているが、その理由は、後ほど詳しく説明する。
【０１７１】
スタンバイ・モード制御部１２６は、光電気混載集積回路１２１におけるスタンバイ１状態およびスタンバイ・モードを制御する。具体的には、スタンバイ・モード制御部１２６は、電源部１２４にスタンバイ１状態に入ることを指示する信号（ＳＴＢ１）またはスタンバイ１状態解除信号を送信することにより、後述する第２の光系用電源部１４５と主演算部用電源部１４２のオンおよびオフ、即ち、光配線部１２３の後述する温度補償部１３６以外の部分と主演算部１２５とへの電力供給を制御する。
【０１７２】
さらに具体的には、スタンバイ・モード制御部１２６は、電源部１２４にスタンバイ信号（ＳＴＢ）またはスタンバイ解除信号を送信することにより、後述する第１の光系用電源部１４４のオフと、後述する第１の光系用電源部１４４、第２の光系用電源部１４５、および主演算部用電源部１４２のオン、即ち、光配線部１２３と主演算部１２５への電力供給を制御する。
【０１７３】
スタンバイ・モード制御部１２６は、通常のＣＭＯＳ回路により構成され、光配線への直接の接続は無く、全て電気配線のみにより構成されている。したがって、光配線部１２３の後述する発光素子１３１が停止している状態でも、その機能を保つことが可能である。スタンバイ・モード制御部１２６の機能については、後ほど詳しく説明する。
【０１７４】
光配線部１２３は、主演算部１２５に配置された第１の演算ブロック１２７と第２の演算ブロック１２８に接続され、第１の演算ブロック１２７での演算結果である電気信号を光信号に変換し、光信号で伝達後、再び電気信号に変換し、第２の演算ブロック１２８へ伝達する。光配線部１２３は、発光素子１３１、第１の印加電圧変更部１３２、第２の印加電圧変更部１３３、第１の光分波器１３４、第２の光分波器１３５、温度補償部１３６、第１の光導波路１３７、第２の光導波路１３８、第３の光導波路１３９、第１の受光素子１４０、および、第２の受光素子１４１を備えて構成されている。
【０１７５】
発光素子１３１は、光を発光する。この発光素子１３１は、ＧａＩｎＮＡｓ半導体レーザーからなる。本実施の形態では、発光素子１３１は、光配線を使用している時には、常時点灯した状態である。なお、後述するように、第１の光導波路１３７、第２の光導波路１３８、および、第３の光導波路１３９が分岐を有する構成となっているため、発光素子１３１の定格電流は、それぞれ第１および第２の実施の形態よりも大きな１．０ｍＡであり、必要な電源電圧は２．０Ｖとなっている。従って、発光素子１３１の点灯時の消費電力は、２．０ｍＷとなる。この消費電力は、演算部１２２の待機状態での消費電力と比べてはるかに大きい。
【０１７６】
第１の印加電圧変更部１３２は、第１の演算ブロック１２７での演算結果である電気信号を基に第１の光分波器１３４に電圧を印加する。第２の印加電圧変更部１３３は、第１の演算ブロック１２７での演算結果である電気信号を基に第２の光分波器１３５に電圧を印加する。第１の印加電圧変更部１３２および第２の印加電圧変更部１３３は、それぞれＮＭＯＳＦＥＴからなる。
【０１７７】
第１の光分波器１３４は、第１の光導波路１３７から光を分波し、第２の光導波路１３８へ光を伝達するとともに、第２の光導波路１３８を伝播する光の強度を変化させ、第１の演算ブロック１２７での演算結果である電気信号を光信号に変換する。第２の光分波器１３５は、第１の光導波路１３７から光を分波し、第３の光導波路１３９へ光を伝達するとともに、第３の光導波路１３９を伝播する光の強度を変化させ、第１の演算ブロック１２７での演算結果である電気信号を光信号に変換する。
【０１７８】
第１の光分波器１３４および第２の光分波器１３５は、それぞれ共振器型で、ＧａＩｎＡｓＰからなる。第１の光分波器１３４および第２の光分波器１３５の駆動電圧は、それぞれ２．０Ｖとなるように設計されている。一般に、共振器型の分波器は、動作温度に依存し、熱膨張の影響で共振特性が変化するため、温度補償を行う必要がある。このため、本実施の形態では、温度補償部１３６を備えている。
【０１７９】
ここで、第１の印加電圧変更部１３２および第２の印加電圧変更部１３３がそれぞれ対応する第１の光分波器１３４および第２の光分波器１３５に電圧を印加し、第１の光分波器１３４および第２の光分波器１３５が発光素子１３１の発光した光の強度を変化させることにより、第１の演算ブロック１２７での演算結果である電気信号が光信号に変換される仕組みを、第１の演算ブロック１２７から第１の受光素子１４０までの信号の流れを用いて簡単に説明する。
【０１８０】
第１の演算ブロック１２７での演算結果である電気信号が、第１の印加電圧変更部１３２に伝達されると、第１の印加電圧変更部１３２のＮＭＯＳＦＥＴがオンとオフを繰り返し、この結果、第１の光分波器１３４に印加される電圧が変化する。そして、常時点灯中の発光素子１３１の発光した光が第１の光分波器１３４を通過すると、第１の光分波器１３４に印加された電圧の変化に対応して、第２の光導波路１３８に分岐される光の強度も変化し、第１の受光素子１４０が受ける光の強度も変化する。この光の強弱が光信号となり、電気信号が光信号に変換される。
【０１８１】
なお、本実施の形態においては、第１の光分波器１３４および第２の光分波器１３５に電圧が印加されない状態で、第２の光導波路１３８および第３の光導波路１３９を伝播する光の強度が小さくなり、第１の光分波器１３４および第２の光分波器１３５に電圧が印加された状態で、第２の光導波路１３８および第３の光導波路１３９を伝播する光の強度が大きくなるように構成されている。
【０１８２】
温度補償部１３６は、第１の光分波器１３４および第２の光分波器１３５の温度補償を行う。一般に、共振器型の光分波器は、動作温度に依存して、熱膨張の影響で共振特性が変化するため、温度補償を行う必要がある。温度補償部１３６は、温度センサーを備えており、その信号はスタンバイ・モード制御部１２６へ送られる。スタンバイ・モード制御部１２６では温度センサーからの信号を処理し、所望の制御電圧を求め、デジタル−アナログ（ＤＡ）変換により生成された電圧を、温度補償部１３６へ送る。温度補償部１３６では、受け取った制御電圧を、内蔵されているＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）からなるピエゾ素子に印加し、熱膨張の影響を打ち消す方向に第１の光分波器１３４および第２の光分波器１３５を伸縮させる。
【０１８３】
これにより、第１の光分波器１３４および第２の光分波器１３５の動作温度が変化して熱膨張により伸縮が発生しようとした場合でも、ピエゾ素子の伸縮により補償されるので、温度に関する補償が可能となる。第１の光分波器１３４および第２の光分波器１３５の設けられている範囲が広い場合には、複数の領域に区分けし、各領域毎に温度センサーを設け、各領域毎にピエゾ素子への印加電圧を制御することが可能である。温度補償部１３６の駆動電圧は、３．０Ｖである。
【０１８４】
第１の光導波路１３７は、発光素子１３１と、第１の光分波器１３４および第２の光分波器１３５とを接続し、発光素子１３１による光信号を第１の光分波器１３４および第２の光分波器１３５へ伝達する。第２の光導波路１３８は、第１の光分波器１３４と第１の受光素子１４０とを接続し、第１の光分波器１３４で強度が変化した光信号を第１の受光素子１４０へ伝達する。第３の光導波路１３９は、第２の光分波器１３５と第２の受光素子１４１とを接続し、第２の光分波器１３５で強度が変化した光信号を第２の発光素子１４１へ伝達する。上記のような構成により、第１の光導波路１３７を伝達する光信号は、第２の光導波路１３８と第３の光導波路１３９とに分岐する。第１の光導波路１３７、第２の光導波路１３８、および、第３の光導波路１３９は、それぞれシリコン（Ｓｉ）からなる。
【０１８５】
第１の受光素子１４０は、光を受光すると光の強度に応じた電気を発生させる。従って、第２の光導波路１３８を通って伝達された光信号を、電気信号へ再び変換し、第２の演算ブロック１２８へ伝達する。第２の受光素子１４１は、光を受光すると光の強度に応じた電気を発生させる。従って、第３の光導波路１３９を通って伝達された光信号を、電気信号へ再び変換し、第２の演算ブロック１２８へ伝達する。第１の受光素子１４０および第２の受光素子１４１は、ＩｎＧａＡｓフォトダイオードからなる。
【０１８６】
電源部１２４は、演算部１２２と光配線部１２３とに、電力を供給する。電源部１２４は、主演算部用電源部１４２、スタンバイ・モード制御部用電源部１４３、第１の光系用電源部１４４、第２の光系用電源部１４５、（ブートアップ）シーケンサー１４６、第１のスイッチング素子１４７、第２のスイッチング素子１４８、および、第３のスイッチング素子１４９を備えて構成されている。
【０１８７】
主演算部用電源部１４２は、主演算部１２５へ電力を供給する。スタンバイ・モード制御部用電源部１４３は、スタンバイ・モード制御部１２６へ電力を供給する。第１の光系用電源部１４４は、光配線部１２３の温度補償部１３６へ電力を供給する。第２の光系用電源部１４５は、光配線部１２３の発光素子１３１、第１の光分波器１３４、および、第２の光分波器１３５へ電力を供給する。
【０１８８】
なお、演算部１２２（主演算部１２５およびスタンバイ・モード制御部１２６）の必要とする電源電圧は、１．０Ｖである。それに対し、光配線部１２３の発光素子１３１、第１の光分波器１３４、および、第２の光分波器１３５が必要な電源電圧は、前述したように２．０Ｖであり、光配線部１２３の温度補償部１３６が必要な電源電圧は、前述したように３．０Ｖである。従って、電源部１２４は、三つの異なる出力電圧を供給し、これらの電圧は、共通の入力電圧から、いわゆるＤＣ−ＤＣコンバーターにより生成されている。
【０１８９】
シーケンサー１４６は、起動時には、ブートアップシーケンサーとして機能し、系の初期化動作を行う。また、シーケンサー１４６は、スタンバイ１状態およびスタンバイ・モードからの復帰時には、電源部１２４の各部の出力を再開する順序の制御を行う。
【０１９０】
第１のスイッチング素子１４７は、スタンバイ信号（ＳＴＢ）、スタンバイ解除信号、スタンバイ１状態に入ることを指示する信号（ＳＴＢ１）、および、スタンバイ１状態解除信号に基づき、主演算部用電源部１４２への電力の供給および遮断を切り替える。この第１のスイッチング素子１４７は、電源部１２４内部にある制御回路であり、主演算部用電源部１４２の入力側に配置されている。第２のスイッチング素子１４８は、スタンバイ状態に入ることを指示する信号（ＳＴＢ）およびスタンバイ状態解除信号に基づき、第１の光系用電源部１４４への電力の供給および遮断を切り替える。この第２のスイッチング素子１４８は、電源部１２４内部にある制御回路であり、第１の光系用電源部１４４の入力側に配置されている。第３のスイッチング素子１４９は、スタンバイ信号（ＳＴＢ）、スタンバイ解除信号、スタンバイ１状態に入ることを指示する信号（ＳＴＢ１）、および、スタンバイ１状態解除信号に基づき、第２の光系用電源部１４５への電力の供給および遮断を切り替える。この第３のスイッチング素子１４９は、電源部１２４内部にある制御回路であり、第２の光系用電源部１４５の入力側に配置されている。
【０１９１】
なお、第１のスイッチング素子１４７、第２のスイッチング素子１４８、および、第３のスイッチング素子１４９は、主演算部用電源部１４２、第１の光系用電源部１４４、および、第２の光系用電源部１４５の出力側に配置することも可能であるが、入力側に配置した方が、ＤＣ−ＤＣコンバーターを含む電源部１２４自身が消費する電力を、さらに削減することが可能なので、より望ましい構成となる。
【０１９２】
また、電源部１２４自身の消費する電力には、定電圧化の処理のために必要な電力が含まれており、その値は実際の出力電流だけでなく、出力可能な最大出力電流にも依存する。従って、消費電力を低下させるためには、最大出力電流の大きな電源への電源入力を切断することが有効である。
【０１９３】
（スタンバイ・モード制御）
ここで、スタンバイ・モード制御部１２６によるスタンバイ・モード制御の仕組みについて、詳しく説明する。初めに、スタンバイ１状態の制御の仕組みについて説明する。図８は、スタンバイ１状態制御のタイミングチャートである。なお、図８の（ａ）は、本実施の形態で実際に使用されるスタンバイ１状態制御のタイミングチャートである。
【０１９４】
スタンバイ・モード制御部１２６は、主演算部１２５からスタンバイ１状態に入ることを指示する信号（ＳＴＢ１）を受信すると（（ａ）の時刻Ａ）、最終的にスタンバイ１状態に入るか否かの判定を行う。なお、スタンバイ・モード制御部１２６は、図示されていない入出力部からスタンバイ１状態に入ることを指示する信号（ＳＴＢ１）を受信した場合でも、同様の判定を行う。そして、スタンバイ・モード制御部１２６がスタンバイ１状態に入ると判定した場合には、電源部１２４にスタンバイ１状態に入ることを指示する信号（ＳＴＢ１）を送信する（（ａ）の時刻Ｂ）。
【０１９５】
電源部１２４は、スタンバイ１状態に入ることを指示する信号（ＳＴＢ１）を受け取ると、第３のスイッチング素子１４９および第１のスイッチング素子１４７をオフにすることにより、第２の光系用電源部１４５および主演算部用電源部１４２への電力供給を切断し（（ａ）の時刻Ｃ）、その後、光電気混載集積回路４１は、スタンバイ１状態で動作する。この結果、光電気混載集積回路１２１の消費電力は、大幅に低下する。
【０１９６】
スタンバイ１状態では、光配線部１２３の温度補償部１３６へ電力を供給する第１の光系用電源部１４４は、稼動している。この理由を以下に説明する。温度補償部１３６の動作は温度に関する制御を含むため、電気回路の制御と比較すると大きな時定数を要する。このため、第１の光系用電源部１４４と、（光配線部１２３の発光素子１３１、第１の光分波器１３４、および、第２の光分波器１３５へ電力を供給する）第２の光系用電源部１４５の両方を同時にオフ状態からオン状態へ変更した場合、温度補償部１３６が安定するまでに時間がかかり、その間、光配線部１２３の使用を停止しておく必要がある。
【０１９７】
これを毎回繰り返すことは、演算時間の損失となるので、主演算部１２５の演算処理が休止する時間が一定時間以内の場合には、温度補償部１３６は通電したままの状態で保持しておくほうが望ましい。そこで、第２の光系用電源部１４５および主演算部用電源部１４２はオフとなるが、第１の光系用電源部１４４はオンのまま保持する状態を、スタンバイ１状態としている。
【０１９８】
光電気混載集積回路１２１がスタンバイ１状態で動作中も、スタンバイ・モード制御部１２６には、スタンバイ・モード制御部用電源部１４３から電力が供給され続け、スタンバイ・モード制御を行うことが可能である。例えば、光電気混載集積回路１２１がスタンバイ１状態で動作中に、図示されていない入出力部を介して外部からの動作状態の問い合わせ信号が入った場合、スタンバイ・モード制御部１２６は、光電気混載集積回路１２１がスタンバイ１状態であると連絡する信号を返信する制御を行うことができる。
【０１９９】
なお、スタンバイ・モード制御部１２６は、スタンバイ１状態で動作中は、外部からの問い合わせの有無に関わらず、常にスタンバイ１状態であると連絡する信号を発信し続けることも可能であるが、信号を発信し続けることは消費電力の増加を招くので、望ましくは、前述の形態とした方がよい。
【０２００】
光電気混載集積回路１２１がスタンバイ１状態で動作中に、スタンバイ・モード制御部１２６が、図示されていない入出力部または主演算部１２５からスタンバイ１状態の解除を指示するスタンバイ１状態解除信号を受信すると（（ａ）の時刻Ｄ）、電源部１２４にスタンバイ１状態解除信号を送信する（（ａ）の時刻Ｅ）。
【０２０１】
電源部１２４は、スタンバイ１状態解除信号を受け取ると、シーケンサー１４６の指示に基づき、第３のスイッチング素子１４９および第１のスイッチング素子１４７をオンにすることにより、第２の光系用電源部１４５および主演算部用電源部１４２への電力供給を順次再開し（（ａ）の時刻Ｅ）、光配線部１２３を使用した主演算部１２５の機能が有効となる。そして、主演算部１２５は、電力供給の再開を受けて、内部メモリ状態の確認等の初期化処理を行い、入出力部からの信号処理の指示が受信可能となる。こうして、光電気混載集積回路１２１は、通常の状態で動作する。
【０２０２】
このように、主演算部の演算処理状態に応じて、通常の稼働状態と、スタンバイ１状態での稼働状態とを適宜切り替えることにより、光電気混載集積回路１２１は、演算処理の開始時間を遅らせずに、正常な演算処理を行いながら、電力を効率的に消費することができ、結果的に消費電力を大幅に低下することが可能となる。
【０２０３】
次に、スタンバイ・モードの制御の仕組みについて説明する。光電気混載集積回路１２１がスタンバイ１状態に移行後、スタンバイ・モード制御部１２６が、図示されていない入出力部または主演算部１２５からスタンバイ１状態の解除を指示するスタンバイ１状態解除信号を、一定の時間受信しなかった場合を考える。
【０２０４】
スタンバイ信号生成部１３０は、スタンバイ１状態に入ることを指示する信号（ＳＴＢ１）を生成後、所定の時間が経過するとスタンバイ・モード（待機状態）に入ることを指示するスタンバイ信号（ＳＴＢ）を生成する。そして、主演算部１２５は、スタンバイ信号（ＳＴＢ）をスタンバイ・モード制御部１２６へ送信する。この時、主演算部１２５（スタンバイ信号生成部１３０）は、既に停止状態にあるが、停止前に回路内に蓄えられた電荷を利用すること等により、スタンバイ信号（ＳＴＢ）の作成および送信が可能である。
【０２０５】
スタンバイ・モード制御部１２６は、主演算部１２５からスタンバイ信号（ＳＴＢ）を受信すると、最終的にスタンバイ・モードに入るか否かの判定を行う。なお、スタンバイ・モード制御部１２６は、図示されていない入出力部からスタンバイ信号（ＳＴＢ）を受信した場合でも、同様の判定を行う。そして、スタンバイ・モード制御部１２６がスタンバイ・モードに入ると判定した場合には、電源部１２４にスタンバイ信号（ＳＴＢ）を送信する。
【０２０６】
電源部１２４は、スタンバイ信号（ＳＴＢ）を受け取ると、さらに、第２のスイッチング素子１４８をオフにすることにより、第１の光系用電源部１４４への電力供給を切断し、その後、光電気混載集積回路４１は、スタンバイ・モードで動作する。この結果、光電気混載集積回路１２１の消費電力は、スタンバイ１状態に比べ、さらに低下する。
【０２０７】
光電気混載集積回路１２１がスタンバイ・モードで動作中も、スタンバイ・モード制御部１２６には、スタンバイ・モード制御部用電源部１４３から電力が供給され続け、スタンバイ・モード制御を行うことが可能である。例えば、光電気混載集積回路１２１がスタンバイ・モードで動作中に、図示されていない入出力部を介して外部からの動作状態の問い合わせ信号が入った場合、スタンバイ・モード制御部１２６は、光電気混載集積回路１２１がスタンバイ・モードであると連絡する信号を返信する制御を行うことができる。
【０２０８】
なお、スタンバイ・モード制御部１２６は、スタンバイ・モードで動作中は、外部からの問い合わせの有無に関わらず、常にスタンバイ・モードであると連絡する信号を発信し続けることも可能であるが、信号を発信し続けることは消費電力の増加を招くので、望ましくは、前述の形態とした方がよい。
【０２０９】
光電気混載集積回路１２１がスタンバイ・モードで動作中に、スタンバイ・モード制御部１２６は、図示されていない入出力部または主演算部１２５からスタンバイ・モードの解除を指示するスタンバイ・モード解除信号を受信すると、電源部１２４にスタンバイ・モード解除信号を送信する。
【０２１０】
電源部１２４は、スタンバイ・モード解除信号を受け取ると、シーケンサー１４６の指示に基づき、第２のスイッチング素子１４８、第３のスイッチング素子１４９、および第１のスイッチング素子１４７をオンにすることにより、第１の光系用電源部１４４、第２の光系用電源部１４５、および、主演算部用電源部１４２への電力供給を順次再開し、光配線部１２３を使用した主演算部１２５の機能が有効となる。そして、主演算部１２５は、電力供給の再開を受けて、内部メモリ状態の確認等の初期化処理を行い、入出力部からの信号処理の指示が受信可能となる。こうして、光電気混載集積回路１２１は、通常の状態で動作する。
【０２１１】
このように、スタンバイ１状態での稼働時間と主演算部の演算処理状態とに応じて、スタンバイ１状態での稼働状態と、スタンバイ・モードでの稼働状態と、通常の稼働状態とを適宜切り替えることにより、光電気混載集積回路１２１は、正常な演算処理を行いながら、電力を効率的に消費することができ、結果的に消費電力を大幅に低下することが可能となる。
【０２１２】
本実施の形態では、スタンバイ・モード制御部１２６は、主演算部１２５からのスタンバイ１状態に入ることを指示する信号（ＳＴＢ１）を反転論理で受信している。すなわち、スタンバイ信号生成部１３０が、スタンバイ１状態に入ることを指示する信号（ＳＴＢ１）を反転論理で作成している。このように構成することにより、光電気混載集積回路１２１がスタンバイ１状態に入り、主演算部１２５への電力供給が停止した時に、主演算部１２５から出力される信号が全て０Ｖとなり、主演算部１２５からのスタンバイ１状態に入ることを指示する信号（ＳＴＢ１）が、見かけ上反転してしまう事態を防ぐことができる。この理由を、図８の（ｂ）を使用して説明する。
【０２１３】
図８の（ｂ）は、スタンバイ・モード制御部１２６が、主演算部１２５からのスタンバイ１状態に入ることを指示する信号（ＳＴＢ１）を反転論理で受信しなかった場合のスタンバイ状態１制御のタイミングチャートである。スタンバイ・モード制御部１２６が、主演算部１２５からスタンバイ１状態に入ることを指示する信号（ＳＴＢ１）を受信し（（ｂ）の時刻Ａ）、スタンバイ１状態に入ると判定した場合には、電源部１２４にスタンバイ１状態に入ることを指示する信号（ＳＴＢ１）を送信する（（ｂ）の時刻Ｂ）。電源部１２４は、スタンバイ１状態に入ることを指示する信号（ＳＴＢ１）を受け取ると、第２の光系用電源部１４５および主演算部用電源部１４２への電力供給を切断し（（ａ）の時刻Ｃ）、その後、光電気混載集積回路１２１は、スタンバイ１状態で動作する。
【０２１４】
ところが、電力供給を切断された主演算部１２５は、スタンバイ１状態に入ることを指示する信号（ＳＴＢ１）を維持することができず、自動的に０Ｖ（Ｌレベル）を出力してしまう（（ｂ）の時刻Ｃ）。すると、スタンバイ・モード制御部１２６は、スタンバイ１状態に入ることを指示する信号（ＳＴＢ１）が反転したと受け取り、電源部１２４にスタンバイ１状態解除信号を出力する（（ｂ）の時刻Ｄ）。この結果、第２の光系用電源部１４５および主演算部用電源部１４２は電力の供給を再開し、電力の供給再開とともに、主演算部１２５によりスタンバイ１状態に入ることを指示する信号（ＳＴＢ１）が再度出力される（Ｈレベルになる）（（ｂ）の時刻Ｅ）。従って、時刻Ｅの状態は、時刻Ａの状態と同じとなり、系は自動的に同じ動作を繰り返す結果（（ｂ）の時刻Ｅ〜Ｈ）、発振状態に陥り、スタンバイ１状態での動作を維持することが不可能となってしまう。
【０２１５】
この問題を回避するために、スタンバイ・モード制御部１２６が、主演算部１２５からのスタンバイ１状態に入ることを指示する信号（ＳＴＢ１）のうち立ち上がり部分（スタンバイ１状態に入る場合）のみを利用し、立ち下がり部分（スタンバイ１状態から復帰する場合）は無視するように、スタンバイ・モード制御部１２６の演算回路を設計する手法も可能である。しかし、このような演算回路に必要な面積は、反転論理を用いる場合はＮＯＴ回路を一個追加するのみで済むことと比較すると、はるかに大きい。
【０２１６】
このように、反転論理を用いてシステム設計を行うことにより、主演算部１２５からスタンバイ・モード制御部１２６へのスタンバイ１状態移行の指示を、簡単な回路設計で、確実に行うことが可能となる。
【０２１７】
同様に、本実施の形態では、スタンバイ・モード制御部１２６は、主演算部１２５からのスタンバイ信号（ＳＴＢ）を反転論理で受信している。すなわち、スタンバイ信号生成部１３０が、スタンバイ信号（ＳＴＢ）を反転論理で作成している。このように構成することにより、光電気混載集積回路１２１がスタンバイ・モードに入り、主演算部１２５への電力供給が停止した時に、主演算部１２５から出力される信号が全て０Ｖとなり、主演算部１２５からのスタンバイ信号（ＳＴＢ）が、見かけ上反転してしまう事態を防ぐことができる。
【０２１８】
このように、反転論理を用いてシステム設計を行うことにより、主演算部１２５からスタンバイ・モード制御部１２６へのスタンバイ・モード移行の指示を、簡単な回路設計で、確実に行うことが可能となる。
【０２１９】
本実施の形態では、温度補償部１３６は、温度補償をピエゾ素子の伸縮により行ったが、他の方法で行うことも可能である。例えば、ピエゾ素子の代わりにヒーターを内蔵しておき、ヒーターに印加する電圧を制御することにより、第１の光分波器１３４および第２の光分波器１３５の温度を一定に保つことも可能である。あるいは、第１の光分波器１３４および第２の光分波器１３５へ印加するバイアス電圧を変化させても、第１の光分波器１３４および第２の光分波器１３５の特性が変わるので、この性質を利用して、バイアス電圧の制御を行い、温度による特性変化を、バイアス電圧による特性変化で相殺することも可能である。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施することができる。
【０２２０】
このように、第５の実施の形態にかかる光電気混載集積回路によれば、光配線部の温度補償部と消費電力の大きな発光素子とへの電力供給と、この光配線を用いて信号伝達を行う主演算部への電力供給とを遮断したスタンバイ状態を設けることにより、回路の正常な動作を保証しながら消費電力を大幅に低下させる光電気混載集積回路を提供することが可能である。この結果、携帯機器に代表される、待機状態での低消費電力化が重要となる機器に搭載される光電気混載集積回路において、光配線の利益を享受することが可能となる。
【０２２１】
さらに、第５の実施の形態にかかる光電気混載集積回路によれば、光配線部の消費電力の大きな発光素子への電力供給と、この光配線を用いて信号伝達を行う主演算部への電力供給とを遮断したスタンバイ１状態を設けることにより、回路の正常な動作を保証しながら、演算処理の開始時間を遅らせずに、消費電力を大幅に低下させる光電気混載集積回路を提供することが可能である。この結果、携帯機器に代表される、待機状態での低消費電力化が重要となる機器に搭載される光電気混載集積回路において、光配線の利益を享受することが可能となる。
【０２２２】
（光電気混載集積回路の製造方法）
第１〜５の実施の形態にかかる光電気混載集積回路の製造方法について説明する。図９は、第１〜５の実施の形態にかかる光電気混載集積回路の断面工程図である。
【０２２３】
まず、図９の（ａ−１）に示すように、直径３インチのＧａＡｓ基板１５１に、ＩｎおよびＳｂのイオン注入とアニールによる結晶性回復処理を行い、剥離層１５２と緩衝層１５３とを形成する。ついで、図９の（ａ−２）に示すように、III−V族半導体のエピタキシャル成長により、ＧａＩｎＮＡｓ発光層やＩｎＧａＡｓ受光層等を含む、光学素子層１５４（第５の実施の形態にかかる光電気混載集積回路では、ＩｎＧａＡｓ受光層や、ＧａＩｎＡｓＰからなる共振器型の光分波器等を含む、光学素子層１５４）を形成する。そして、図示されていないが、引出配線部を形成する。引き続き、図９の（ａ−３）に示すように、スパッタリング法によりＳｉＯ2からなる緩衝層１５５を形成し、最上部を研磨しておく。そして、図９の（ａ−４）に示すように、ウェハ周辺部を含む、光学素子部として不要な部分をフォトリソグラフィー工程とエッチングにより除去する。
【０２２４】
一方、図９の（ｂ−１）に示すように、直径１２インチのＳＯＩ基板１６１に、水素イオンを注入し、バルク側Ｓｉに剥離層１６２を形成する。ついで、図９の（ｂ−２）に示すように、表面側Ｓｉ層を加工して、ＳｉＯ2膜中に埋め込まれたＳｉからなる光導波路層１６３（第２〜４の実施の形態にかかる光電気混載集積回路では、ニオブ酸リチウムからなる光変調器と、ＳｉＯ２膜中に埋め込まれたＳｉからなる光導波路層１６３）を形成し、ＳｉＯ2膜最上部を研磨しておく。ついで、図９の（ｂ−３）に示すように、直接接合を用いて、図９の（ａ−４）で得られた基板を上下反転して所定の位置に貼り合せる。ついで、図９の（ｂ−４）に示すように、ＧａＡｓ基板１５１の裏面より基板剥離光の照射を行い、剥離層１５２から基板を分離する。ついで、図９の（ｂ−５）に示すように、ＳＯＩ基板１６１上の他の所望位置にも図９の（ａ−４）で得られた基板を順次貼り合せる。そして、図９の（ｂ−６）に示すように、ＴＥＯＳを用いたプラズマＣＶＤ法により、基板全面にＳｉＯ2膜１６４を成膜し、表面を研磨して平坦化する。
【０２２５】
さらに、図９の（ｃ−１）に示すように、直径１２インチのＳｉ基板１７１上に、通常のＣＭＯＳ工程を用いて、電気回路配線を含むＣＭＯＳ回路層１７２を形成する。ついで、図９の（ｃ−２）に示すように、ＴＥＯＳを用いたプラズマＣＶＤ法により、基板全面にＳｉＯ2膜１７３を成膜し、表面を研磨して平坦化する。ついで、図９の（ｃ−３）に示すように、直接接合を用いて、図９の（ｂ−６）で得られた基板を上下反転して所定の位置に貼り合せる。ついで、図９の（ｃ−４）に示すように、先程と異なる波長の光を用いて、ＳＯＩ基板１６１の裏面より基板剥離光の照射を行い、剥離層１６２から基板を分離する。そして、図示されていないが、光学素子層１５４およびＣＭＯＳ回路層１７２を接続する配線層形成工程を行い、最後に、ファイナル・パッシベーション形成、パッド形成等、通常の半導体装置製造工程を経ることにより、光電気混載半導体装置を形成することが可能となる。
【０２２６】
そして、発光素子１２（第２〜４の実施の形態にかかる光電気混載集積回路では、光変調器３７、６５、６６、６７、６８、９９、１００、１０１、１０２、第５の実施の形態にかかる光電気混載集積回路では、光分波器１３４、１３５）を駆動するＮＭＯＳＦＥＴが光配線部に備えられているのは、発光素子１２（第２〜４の実施の形態にかかる光電気混載集積回路では、光変調器３７、６５、６６、６７、６８、９９、１００、１０１、１０２、第５の実施の形態にかかる光電気混載集積回路では、光分波器１３４、１３５）の消費電力が大きいため、駆動力の大きなＦＥＴが必要とされることから、このＦＥＴと演算部のＦＥＴを別の基板に異なる工程条件で製作したほうが好都合なためである。製造工程を簡略化し、ＦＥＴの設計改良により、発光素子１２（第２〜４の実施の形態にかかる光電気混載集積回路では、光変調器３７、６５、６６、６７、６８、９９、１００、１０１、１０２、第５の実施の形態にかかる光電気混載集積回路では、光分波器１３４、１３５）を駆動するＮＭＯＳＦＥＴを主演算部５、４５、１２５に取り込むことも可能であり、この場合には、低コスト化を図ることができる利点がある。
【０２２７】
このように、第１〜５の実施の形態にかかる光電気混載集積回路の製造方法によれば、消費電力の少ない光電気混載集積回路を製造する方法を提供することが可能である。
【０２２８】
（変形例）
なお、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではない。図１０は、光電気混載集積回路の変形例を示す図である。第１および第２の実施形態を説明する図では、一組の光配線のみ記載されているが、実際の光電気混載集積回路では複数の光配線が使用されるので、図１０の（ａ）または図１０の（ｂ）のように、複数の素子が並列に接続されることが一般的である。また、一つの出力を二ヶ所以上の入力に接続することも可能であり、光導波路１３を分岐して、異なる受光素子１４に、それぞれ接続すればよい。
【０２２９】
また、発光素子１２としてＧａＩｎＮＡｓを用いたが、ＧａＩｎＡｓＰ等の他の材料を用いることも可能である。さらに、受光素子１４としてＩｎＧａＡｓを用いたが、ＧｅやＧａＳｂ等の他の材料を用いることも可能である。そして、光導波路１３および光導波路１８１としてＳｉを用いたが、ＳｉＮやＳｉＯＮ等の他の材料を用いることも可能である。光変調器３８に関しても、ニオブ酸リチウムを用いた位相変調型（干渉型）のものに限らず、ＩｎＧａＡｓＰを用いた強度変調型（吸収型）のものを使用することも可能である。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【０２３０】
本発明は、制御部と演算部に分離可能な集積回路に有用である。
【図面の簡単な説明】
【０２３１】
【図１】第１の実施の形態にかかる光電気混載集積回路の構成を示す図である。
【図２】スタンバイ・モード制御のタイミングチャートである。
【図３】発光素子駆動部が発光素子を駆動する他の方法を示した図である。
【図４】第２の実施の形態にかかる光電気混載集積回路の構成を示す図である。
【図５】第３の実施の形態にかかる光電気混載集積回路の構成を示す図である。
【図６】第４の実施の形態にかかる光電気混載集積回路の構成を示す図である。
【図７】第５の実施の形態にかかる光電気混載集積回路の構成を示す図である。
【図８】スタンバイ１状態制御のタイミングチャートである。
【図９】第１〜５の実施の形態にかかる光電気混載集積回路の断面工程図である。
【図１０】光電気混載集積回路の変形例を示す図である。
【符号の説明】
【０２３２】
１、３１、４１、９１、１２１  光電気混載集積回路
２、３２、４２、１２２  演算部
３、３３、４３、９２、１２３  光配線部
４、３４、４４、１２４  電源部（電源制御部）
５、４５、１２５  主演算部
６、３５、４６、１２６  スタンバイ・モード制御部
７、４７、１２７  第１の演算ブロック
８、４８、１２８  第２の演算ブロック
９、４９、１２９  第３の演算ブロック
１０、５７、１３０  スタンバイ信号生成部
１１、２２、２３  発光素子駆動部
１２、１３１  発光素子
１３  光導波路
１４  受光素子
１５、８１、１４２  主演算部用電源部
１６、８２、１４３  スタンバイ・モード制御部用電源部
１７、８３  光源用電源部
１８、８５、１４６  （ブートアップ）シーケンサー
１９、８６、１４７  第１のスイッチング素子
２０、３９、８７、１４８  第２のスイッチング素子
３６  光変調器変調部
３７  光変調器
３８、８４  光系用電源部
５０  第４の演算ブロック
５１  第５の演算ブロック
５２  第１のスイッチ
５３  第２のスイッチ
５４  第３のスイッチ
５５  第４のスイッチ
５６  第５のスイッチ
５８  状態信号生成部
５９、９３  第１の発光素子
６０、９４  第２の発光素子
６１、９５  第１の光変調器変調部
６２、９６  第２の光変調器変調部
６３、９７  第３の光変調器変調部
６４、９８  第４の光変調器変調部
６５、９９  第１の光変調器
６６、１００  第２の光変調器
６７、１０１  第３の光変調器
６８、１０２  第４の光変調器
６９、１０３、１３７  第１の光導波路
７０、１０４、１３８  第２の光導波路
７１、１０５、１３９  第３の光導波路
７２、１０６  第４の光導波路
７３、１０７、１４０  第１の受光素子
７４、１０８、１４１  第２の受光素子
７５、１０９  第６のスイッチ
７６、１１０  第７のスイッチ
７７、１１１  第８のスイッチ
７８、１１２  第９のスイッチ
７９、１１３  第１０のスイッチ
８０、１１４  第１１のスイッチ
８８、１４９  第３のスイッチング素子
１３２  第１の印加電圧変更部
１３３  第２の印加電圧変更部
１３４  第１の光分波器
１３５  第２の光分波器
１３６  温度補償部
１４４  第１の光系用電源部
１４５  第２の光系用電源部
１５１  ＧａＡｓ基板
１５２  剥離層
１５３  緩衝層
１５４  光学素子層
１５５  緩衝層
１６１  ＳＯＩ基板
１６２  剥離層
１６３  光導波路層
１７１  Ｓｉ基板
１７２  ＣＭＯＳ回路層
１７３  ＳｉＯ２膜
１８１  光導波路
【図１】
2008233821.tif 000003
【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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