(57)【要約】  光送信と冷却流体導管とが組み合わされたネットワーク（１００）を備える電子回路装置が提供される。当該ネットワークは光送信媒体（６０）を備える少なくとも１本の冷却導管（１０１−１０３）を備え、当該ネットワークは当該少なくとも１本の冷却導管を介して冷却流体（５０）を、および当該光送信媒体を介して電磁信号（７０）を伝えて、前記ネットワークが電子回路装置の第１のセットの１または複数のコンポーネント（１１−１５）と熱的に連通し、かつ電子回路装置の第２のセットの１または複数のコンポーネント（１０−１２ａ）と信号通信して配置されるよう構成され、第１のセットおよび第２のセットのコンポーネントは少なくとも部分的にオーバーラップしている。そのような電子回路装置において光信号を伝えるための対応する方法もまた提供される。
2016533652.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光送信と冷却流体導管とが組み合わされたネットワークを備える電子回路装置であって、前記ネットワークは光送信媒体を備える少なくとも１本の冷却導管を備え、前記ネットワークは、
前記少なくとも１本の冷却導管を介して冷却流体を、および
前記光送信媒体を介して電磁信号を、伝え、  前記ネットワークは前記電子回路装置の第１のセットの１または複数のコンポーネントと熱的に連通し、かつ
前記ネットワークは前記電子回路装置の第２のセットの１または複数のコンポーネントと信号通信し、
前記第１のセットおよび前記第２のセットの複数のコンポーネントは少なくとも部分的にオーバーラップしている
電子回路装置。
【請求項２】
前記光送信媒体は前記導管内に配置され、好ましくは、前記光送信媒体の少なくとも一部が前記少なくとも１本の導管内に自由に延在する、および、前記少なくとも１本の導管の内壁の少なくとも一部が前記光送信媒体の少なくとも一部によって覆われる、の少なくとも一方である
請求項１に記載の電子回路装置。
【請求項３】
前記少なくとも１本の導管の外壁は前記光送信媒体によって覆われ、好ましくは、前記少なくとも１本の覆われた導管は外側導管内にある
請求項１に記載の電子回路装置。
【請求項４】
前記電子回路装置は、
前記光送信媒体に光信号を注入する１または複数の光信号注入ユニットであり、好ましくは、前記複数の光信号注入ユニットの少なくとも１つは前記第２のセットの１または複数のコンポーネントと信号通信する１または複数の光信号注入ユニットと、
好ましくは、前記第２のセットの１または複数のコンポーネントのために、前記光送信媒体に沿って伝えられる光信号を収集する１または複数の光受信機と、を更に備え、好ましくは、前記複数の光信号注入ユニットのうちの１つおよび前記複数の光受信機のうちの１つは送受信素子または送信−受信素子の一部を形成する
請求項１から３の何れか一項に記載の電子回路装置。
【請求項５】
前記組み合わされたネットワークの少なくとも１本の所与の導管にペアにされた、送信媒体と複数の光受信機とを接続するアダプタであり、前記少なくとも１本の所与の導管の光送信媒体を前記複数の光受信機のうちの少なくともいくつかと光学的に接続する、送信媒体と複数の光受信機とを接続するアダプタ、を更に備え、前記アダプタは、好ましくは、前記光送信媒体において光学経路を通って伝えられる光信号を収集する、および、収集された光信号を前記複数の光受信機のうちの1つの方へ向け直す等するようにそれぞれ配置される複数のレンズまたは複数のマイクロレンズなどの複数の光学素子を備える
請求項４に記載の電子回路装置。
【請求項６】
前記光信号注入ユニットはデータ送信機およびレーザー素子などの発光素子の両方を備え、前記データ送信機は前記発光素子に結合され、前記発光素子それ自体は、前記組み合わされたネットワークの所与の導管の光送信媒体に結合されてその中への光信号注入を可能にする
請求項４または５に記載の電子回路装置。
【請求項７】
前記複数の光受信機の少なくとも１つは、好ましくはフォトダイオードを備えるフォトディテクタと、好ましくは増幅器に結合されるデジタル信号復元ユニットと、を備え、前記フォトディテクタは前記デジタル信号復元ユニットに結合されて前記組み合わされたネットワークにおいて伝えられる光信号からのデジタル信号復元を可能にする
請求項４から６の何れか一項に記載の電子回路装置。
【請求項８】
前記組み合わされたネットワークは
上流側導管と、
２本の下流側導管と、
接合部と、を更に備え、
前記２本の下流側導管は、前記組み合わされたネットワークが前記第２のセットの少なくとも２つのコンポーネントに接続するよう構成され、前記上流側導管および下流側導管のそれぞれは光送信媒体を備え、
前記接合部において、前記上流側導管は前記２本の下流側導管へと分岐し、
前記第２のセットは、好ましくは、前記装置において結合される光信号ルータ、光スイッチ、およびファイバスプリッタなどの光スプリッタのうちの少なくとも１つを備えて前記光送信媒体において伝えられる光信号をそれぞれ経路設定、切り替え、および分岐のうちの少なくとも１つを行い、
より好ましくは、前記第２のセットは以下のコンポーネント、
入出力（ＩＯ）ブリッジデバイス
ＤＩＭＭなどのメモリ集積回路、および
プロセッサ、好ましくは中央演算処理装置のうちの１または複数を更に備える
請求項１から７の何れか一項に記載の電子回路装置。
【請求項９】
前記少なくとも１本の導管の内側部直径に対する前記光送信媒体の厚さなどの断面寸法の比は、０．１３未満、好ましくは０．０７、より好ましくは０．０２であり、
前記光送信媒体の前記断面寸法は、５００マイクロメータ未満、好ましくは２５０マイクロメータ未満、およびより好ましくは１３０マイクロメータ未満であり、
前記少なくとも１本の導管の内側部直径は、２００００マイクロメータ未満、好ましくは５０００マイクロメータ未満、およびより好ましくは３０００マイクロメータ未満である
請求項１から８の何れか一項に記載の電子回路装置。
【請求項１０】
前記電子回路装置は電気入出力チャネル送信媒体を更に備え、前記第２のセットのうちの１つのコンポーネントは、一方で前記光送信媒体に光学的に接続し、かつ他方で前記電気入出力チャネル送信媒体に電気的に接続する、デュアル入出力チップなどのデュアル入出力コンポーネントである
請求項１から９の何れか一項に記載の電子回路装置。
【請求項１１】
前記第２のセットのうちの１つのコンポーネントは２Ｄ、２．５Ｄまたは３Ｄチップであり、前記組み合わされたネットワークは、前記チップの少なくとも１つの側面および３Ｄチップ内の少なくとも１つにおいて配置され、かつ前記チップの複数の要素を冷却する１または複数の導管を備える
請求項１から１０の何れか一項に記載の電子回路装置。
【請求項１２】
前記第２のセットの複数のコンポーネントは前記組み合わされたネットワークを介して接続される複数のコンポーネントのネットワークを形成し、前記第２のセットの前記複数のコンポーネントの第１のサブセットは、前記組み合わされたネットワークの光送信媒体のおかげで前記第２のセットの前記複数のコンポーネントの第２のサブセットと信号通信し、前記第２のセットの前記複数のコンポーネントは、
−前記第２のセットの複数のコンポーネントが前記第２のセットのソースコンポーネントから光学的に接続され、前記ソースコンポーネントはスイッチ、ハブまたはルータとして構成されるスターネットワーク構成、
−前記第２のセットの各コンポーネントが前記第２のセットの２つの他のコンポーネントに光学的に接続されるリングトポロジーまたはデュアルリングトポロジー、または
−前記第２のセットの全てコンポーネントが２つずつ光学的に接続されるメッシュ網、において配置される
請求項１から１１の何れか一項に記載の電子回路装置。
【請求項１３】
請求項１から１１の何れか一項に記載の電子回路装置において光信号を伝えるための方法であって、
少なくとも１本の導管の光送信媒体において光信号を伝えるべく、前記少なくとも１本の導管の光送信媒体に光信号を注入する段階と、
前記光送信媒体において伝えられる光信号を収集する段階と、を備える
方法。
【請求項１４】
前記注入する段階は、前記送信媒体において複数の入出力チャネルを光学的に伝える等すべく実行される
請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記第２のセットの複数のコンポーネントへ、前記第２のセットの複数のコンポーネントから、または前記第２のセットの複数のコンポーネントの間で信号を伝えるべく、前記送信媒体において光信号を経路設定する段階、分岐する段階、または切り替える段階、
および好ましくは、光信号を増幅する段階を更に備え、より好ましくは、増幅する段階は、光信号の注入、収集および経路設定の少なくとも1つ、分岐、または切り替えの後に実行される
請求項１３または１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して管内液体冷却電子回路装置の分野に関し、特に流体冷却コンピュータシステムコンポーネントに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在のサーバ、データセンタ、および高性能コンピューティング（すなわちＨＰＣ）のサブシステムは、筐体、ラック、およびポイントオブデリバリ（ＰｏＤ、すなわちコンテナサイズのサーバクラスタ）毎に組み立てられる、数十から数百の密に実装されたブレードで構成される。パッケージング密度およびＰｏＤの寸法は、電気的であれ光学的であれ、入出力（ＩＯ）の拡張可能性へのストレスを増大させている。
【０００３】
チップ上に統合される最近のマルチコアＣＰＵ（中央演算処理装置）と、より速くより高密度のメモリおよび複数のＩＯバスと、仮想化と、複数のギガビットＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）インターフェースとは全て、増大する通信の要求とパッケージングの制限されたピンＩＯ能力との間のギャップに直面する。例えば、チップマルチプロセッサ（ＣＭＰ）は、性能を最大にするよう試み、かつ増大するシリコン面積をより効率的に用いるよう試み、その上、新たな３Ｄスタックパッケージから恩恵を受ける。しかしながら、それらの達成可能なメモリレベルの並列性（ＭＬＰ）は、オンライントランザクション処理（ＯＬＴＰ）、ビジネス分析、分割−集約、Ｈａｄｏｏｐ等、データセンタの作業負荷に対して、並びに帯域幅が拘束されている媒体／ストリーミングアプリケーションおよびＨＰＣに対してＩＯが制限される。十分なＩＯ帯域幅がないことで、ＣＭＰはそれらの達成可能なＭＬＰの一部分に甘んじることが多く、ピークと持続された性能との間の実際的な差、典型的に前者の一部分、を増大させる。
【０００４】
より一般的には、最近のＩＯピンの密度の進化は、実質的に向上された配線／相互接続の密度をもたらした。その向上された密度は複数の新たな熱工学上の課題を引き起こした。それらの課題は現行の空気冷却に代わって液体によって対処されるが、それらは両方とも、来たるエネルギー密度に対して不十分であり、かつ、データセンタのＰＵＥ要因に関して非効率的である。最近の発表は、次世代の複数の大型のシステムのうちの少なくともいくつかは、インテル社により提案されているように、複数の大型のポンプによって循環される透明の油で充填された適切な寸法のバットにおいて、例えば、ボード、ブレード、筐体、ラックの、外部での浸漬によって、水、油、および／または他の手ごろな熱媒介物を用いて液体冷却されるだろうことを示す。
【発明の概要】
【０００５】
第１の態様によると、本発明は光送信と冷却流体導管とが組み合わされたネットワークを備える電子回路装置として具現化される。当該ネットワークは、光送信媒体を備える少なくとも１本の冷却導管を備え、当該ネットワークは、
当該少なくとも１本の冷却導管を介して冷却流体と、
当該光送信媒体を介して電磁信号と、を伝えるよう構成され、
当該ネットワークは電子回路装置の第１のセットの１または複数のコンポーネントと熱的に連通し、かつ
当該ネットワークは電子回路装置の第２のセットの１または複数のコンポーネントと信号通信し、第１のセットおよび第２のセットの複数のコンポーネントは少なくとも部分的にオーバーラップしている。
【０００６】
複数の実施形態において、電子回路装置は以下の特徴のうちの１または複数を備え得る。
‐光送信媒体は導管内に配置され、かつ好ましくは、
○光送信媒体の少なくとも一部は少なくとも１本の導管内で自由に延在する、および／または
○当該少なくとも１本の導管の内壁の少なくとも一部は光送信媒体の少なくとも一部によって覆われる。
‐当該少なくとも１本の導管の外壁は、光送信媒体によって覆われ、当該少なくとも１つの覆われた導管は好ましくは外側導管内にある。
‐電子回路装置は、
○光送信媒体に光信号を注入すべく構成される１または複数の光信号注入ユニットであり、好ましくは、信号注入ユニットの少なくとも１つは第２のセットの１または複数のコンポーネントと信号通信する１または複数の光信号注入ユニットと、
○好ましくは第２のセットの１または複数のコンポーネントのために、光送信媒体に沿って伝えられる光信号を収集するよう適合される１または複数の光受信機と、を更に備え、好ましくは、当該複数の光信号注入ユニットのうちの１つおよび当該複数の光受信機のうちの１つは送受信素子または送信−受信素子の一部を形成する。
‐電子回路装置は、組み合わされたネットワークの少なくとも１本の所与の導管にペアにされた、送信媒体と複数の光受信機とを接続するアダプタであり、当該少なくとも１本の所与の導管の光送信媒体を複数の光受信機のうちの少なくともいくつかと光学的に接続する、送信媒体と複数の光受信機とを接続するアダプタ、を更に備え、当該アダプタは、好ましくは、光送信媒体において光学経路を通って伝えられる光信号を収集する、および、収集された光信号を複数の光受信機のうちの1つの方へ向け直す、等するようにそれぞれ配置される複数のレンズまたは複数のマイクロレンズなどの複数の光学素子を備える。
‐光信号注入ユニットはデータ送信機およびレーザー素子などの発光素子の両方を備え、データ送信機は発光素子に結合され、発光素子自体は、組み合わされたネットワークの所与の導管の光送信媒体に結合されてその中への光信号注入を可能にする。
‐複数の光受信機の少なくとも１つは、好ましくはフォトダイオードを備えるフォトディテクタと、好ましくは増幅器に結合されるデジタル信号復元ユニットと、を備え、フォトディテクタはデジタル信号復元ユニットに結合されて組み合わされたネットワークにおいて伝えられる光信号からのデジタル信号復元を可能にする。
‐組み合わされたネットワークは
上流側導管と、
２本の下流側導管と、
接合部と、を更に備え、
２本の下流側導管は、組み合わされたネットワークが第２のセットの少なくとも２つのコンポーネントに接続するよう構成され、上流側および下流側の導管のそれぞれは光送信媒体を備え、
接合部において、当該上流側導管は当該２本の下流側導管へと分岐し、
第２のセットは、好ましくは、当該装置において結合される光信号ルータ、光スイッチ、および／またはファイバスプリッタなどの光スプリッタを備えて光送信媒体において伝えられる光信号をそれぞれ経路設定、切り替え、かつ／または分岐し、
より好ましくは、第２のセットは以下のコンポーネント、
■入出力ブリッジデバイス
■ＤＩＭＭなどのメモリ集積回路、および
■プロセッサ、好ましくは中央演算処理装置のうちの１または複数を更に備える。
‐当該少なくとも１本の導管の内側部直径に対する当該光送信媒体の厚さなどの断面寸法の比は、０．１３未満、好ましくは０．０７、より好ましくは０．０２であり、当該光送信媒体の断面寸法は、５００マイクロメータ未満、好ましくは２５０マイクロメータ未満、より好ましくは１３０マイクロメータ未満であり、当該少なくとも１本の導管の内側部直径は、２００００マイクロメータ未満、好ましくは５０００マイクロメータ未満、より好ましくは３０００マイクロメータ未満である。
‐電子回路装置は電気入出力チャネル送信媒体を更に備え、第２のセットのうちの１つのコンポーネントは、一方で光送信媒体に光学的に接続し、かつ他方で当該電気入出力チャネル送信媒体に電気的に接続する、デュアル入出力チップなどのデュアル入出力コンポーネントである。
‐第２のセットのうちの１つのコンポーネントは２Ｄ、２．５Ｄまたは３Ｄチップであり、組み合わされたネットワークは、チップの少なくとも１つの側面において、かつ／または３Ｄチップ内で配置され、かつチップの複数の要素を冷却するよう構成される１または複数の導管を備える。
‐第２のセットの複数のコンポーネントは当該組み合わされたネットワークを介して接続される複数のコンポーネントのネットワークを形成し、第２のセットの当該複数のコンポーネントの第１のサブセットは、組み合わされたネットワークの光送信媒体のおかげで第２のセットの当該複数のコンポーネントの第２のサブセットと信号通信し、当該第２のセットの当該複数のコンポーネントは、
○第２のセットの複数のコンポーネントが第２のセットのソースコンポーネントから光学的に接続され、ソースコンポーネントはスイッチ、ハブまたはルータとして構成されるスターネットワーク構成、
○第２のセットの各コンポーネントが第２のセットの２つの他のコンポーネントに光学的に接続されるリングトポロジーまたはデュアルリングトポロジー、または
○第２のセットの全てコンポーネントが２つずつ光学的に接続されるメッシュ網、において配置される。
【０００７】
別の態様によると、本発明は、複数の上述した実施形態の何れか１つにあるような電子回路装置において光信号を伝えるための方法として具現化される。当該方法は、当該少なくとも１本の導管の光送信媒体において光信号を伝えるべく、当該少なくとも１本の導管の光送信媒体に光信号を注入する段階と、当該光送信媒体において伝えられる光信号を収集する段階とを備える。
【０００８】
好ましくは、注入の段階は、送信媒体において光学的に複数の入出力チャネルを伝える等するよう実行される。
【０００９】
当該方法は、第２のセットの複数のコンポーネントへ、第２のセットの複数のコンポーネントから、または第２のセットの複数のコンポーネントの間で信号を伝えるべく、送信媒体において光信号を経路設定する段階、分岐する段階、または切り替える段階を更に備え得て、好ましくは、方法は光信号を増幅する段階を更に備え得て、より好ましくは、増幅する段階は、光信号の注入、収集および／または経路設定、分岐、または切り替えの後に実行される。
【００１０】
本発明を具現化する複数の装置、複数のシステム、および複数の方法が、非限定的な複数の例として、複数の添付図面を参照してここで説明される。複数の図面において図示される複数の技術的特徴は縮尺通りではない。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１Ａ】複数の実施形態による、光送信と冷却流体導管とが組み合わされたネットワークを備えるコンピュータシステムの複数のコンポーネントを模式的に図示するブロック図である。複数の導管は、光送信媒体を備え、複数の光接続が組み合わされたネットワーク上に部分的に位置付けられる。
【図１Ｂ】複数の実施形態による、光送信と冷却流体導管とが組み合わされたネットワークを備えるコンピュータシステムの複数のコンポーネントを模式的に図示するブロック図である。複数の導管は、光送信媒体を備え、複数の光接続が組み合わされたネットワーク上に部分的に位置付けられる。  図１Ａでは、組み合わされた導管ネットワークがツリー状配置で複数の冷却導管を有する一方、図１Ｂでは、組み合わされた導管ネットワークは単一ループで１本の冷却導管を備える。
【図２Ａ】複数の実施形態にあるような、図１Ａと同様のツリー状冷却配置で光信号を注入しかつ収集するための装置を模式的に図示する。
【図２Ｂ】複数の実施形態にあるような、混合ネットワーク１００を介して複数のコンポーネントを光学的に接続する１つのやり方を模式的に図示する。複数の光接続は図２Ａの冷却導管ネットワークトポロジー上に部分的に位置付けられる。
【図２Ｃ】複数の実施形態にあるような、混合ネットワーク１００を介して複数のコンポーネントを光学的に接続する１つのやり方を模式的に図示する。複数の光接続は図２Ａの冷却導管ネットワークトポロジー上に部分的に位置付けられる。
【図２Ｄ】複数の実施形態にあるような、混合ネットワーク１００を介して複数のコンポーネントを光学的に接続する１つのやり方を模式的に図示する。複数の光接続は図２Ａの冷却導管ネットワークトポロジー上に部分的に位置付けられる。  図２Ｂ−図２Ｄはそれぞれ、スターネットワーク構成、リングトポロジー、メッシュ網を示し、全てのコンポーネントは２つずつ光学的に接続される。
【図３】複数の実施形態に係る、複数の冷却導管部分と、送信媒体と複数の光受信機とを接続するアダプタとの簡素化された表現の３Ｄ図である。第１の導管部分は第２の導管部分に接続し、第２の導管部分自体はその片側でアダプタに接続する。
【図４】複数の実施形態に係る、３Ｄチップの近傍に配置されて、このチップに光学的かつ熱的に接続する、図３のアダプタの簡素化された表現の３Ｄ図である。
【図５】複数の実施形態に係る、図３に対する変形例の簡素化された表現の３Ｄ図である。アダプタが対向する両側面において２つの導管部分に接続する。
【図６】複数の実施形態に係る、図２Ａに対する変形例の簡素化された表現である。ツリー状冷却導管ネットワークにおいて接合の上流側で、図５にあるように、アダプタが２つの冷却導管部分の間に挿入されて、追加のコンポーネントへの光接続を可能にする。
【図７Ａ】複数の実施形態に係る、冷却導管であり、それと一体的であるか、またはその中に自由に配置される光ファイバリボンなどの平坦な光送信媒体を有する冷却導管の考えられる断面を模式的に図示する。
【図７Ｂ】複数の実施形態に係る、冷却導管であり、それと一体的であるか、またはその中に自由に配置される光ファイバリボンなどの平坦な光送信媒体を有する冷却導管の考えられる断面を模式的に図示する。
【図７Ｃ】複数の実施形態に係る、冷却導管であり、それと一体的であるか、またはその中に自由に配置される光ファイバリボンなどの平坦な光送信媒体を有する冷却導管の考えられる断面を模式的に図示する。
【図７Ｄ】複数の実施形態に係る、冷却導管であり、それと一体的であるか、またはその中に自由に配置される光ファイバリボンなどの平坦な光送信媒体を有する冷却導管の考えられる断面を模式的に図示する。
【図７Ｅ】複数の実施形態に係る、冷却導管であり、それと一体的であるか、またはその中に自由に配置される光ファイバリボンなどの平坦な光送信媒体を有する冷却導管の考えられる断面を模式的に図示する。
【図７Ｆ】複数の実施形態に係る、冷却導管であり、それと一体的であるか、またはその中に自由に配置される光ファイバリボンなどの平坦な光送信媒体を有する冷却導管の考えられる断面を模式的に図示する。
【図８Ａ】複数の実施形態に係る、冷却導管であり、それと一体的であるか、またはその中に自由に配置される複数の光ファイバ若しくは複数のファイババンドルなどの光送信媒体を有する冷却導管の考えられる断面を模式的に図示する。
【図８Ｂ】複数の実施形態に係る、冷却導管であり、それと一体的であるか、またはその中に自由に配置される複数の光ファイバ若しくは複数のファイババンドルなどの光送信媒体を有する冷却導管の考えられる断面を模式的に図示する。
【図８Ｃ】複数の実施形態に係る、冷却導管であり、それと一体的であるか、またはその中に自由に配置される複数の光ファイバ若しくは複数のファイババンドルなどの光送信媒体を有する冷却導管の考えられる断面を模式的に図示する。
【図９】複数の実施形態による、電子回路装置において光信号を伝えるための方法のハイレベルの複数の段階を図示するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下の説明は次のように構成される。第１に、全般的な複数の実施形態および複数のハイレベルの変形例が説明される（第１章）。次の章では、複数のより具体的な実施形態および複数の技術的実装の詳細に取り組む（第２章）。
１．全般的な複数の実施形態および複数のハイレベルの変形例
【００１３】
本発明は、将来の複数のサーバ、記憶装置、ネットワーキング、ビジネス機器、および複数の高性能コンピューティング（すなわちＨＰＣ）システムに予期されるチップレベルおよびパッケージレベルのＩＯピンのボトルネックに対処することを最初に目指した。マルチテナント仮想化データセンタおよびいわゆるビッグデータ／ＨＰＣ作業負荷は、進化型シリコンパッケージングと組み合わされて、この問題を深刻にする。本発明者らが考案した解決法は、そのような複数のシステムへの適用に適するのみならず、あらゆる管内液体冷却電子回路装置またはシステムに、より一般的に適用される。
【００１４】
実際、外部での浸漬に対する変形例として、複数の管内循環方式を使用する複数の冷却解決法がここで考察される。管内循環冷却は、全ての重要な／熱くなったコンポーネント：ＣＰＵ、ＧＰＵ、ＤＲＡＭ、ＩＯブリッジ等にわたって圧送される流体に対して、例えば「リングオブツリー（ｒｉｎｇ  ｏｆ  ｔｒｅｅｓ）」トポロジーを採用して、比較的大型の銅製の導管（「配管」とも称される）を使用し得る。そのような冷却器は、典型的に、複数の管が、複数のより小さなチューブで複数の異なるコンポーネントに接続を与えるべく分岐し、かつ、単一の出口チューブに再び集められる単一の入り口チューブを介して、電子回路装置、例えばコンピュータボード、上で冷媒を導く複数の管を備える。それらのチューブは、それらが、放熱する、およびデータ生成／消費する複数のコンポーネントを冷却ループに接続するように構築される。外部での浸漬方式および管路内冷却方式は、いくつかの異なる技術的考察を伴う（例えば、冷却液体、流量、デビット（ｄｅｂｉｔ）／循環強度、その最適な使用温度、シリコンダイ（管内）への直接的なアクセスまたはパッケージを経由して間接的に（浸漬）、冷却効率等に関して）。
【００１５】
ここで、複数の重要なコンポーネントは、導入部で説明されたＩＯボトルネックに直面する同一の複数のシリコンコンポーネントであることが理解されるだろう。これを認めて、本発明者らは、次の、同一の冷却導管が信号送信にもまた再利用され得るのか、という質問について調査した。彼らの答えは、光信号通信が使用されるならば、肯定的なものである。実際、複数の電気バスが、（単に、増大する損失、クロストーク、および周波数共振効果に起因して）高いデータレートではますます困難になる一方で、複数の光送信は、はるかに小さい損失を示し、電力効率が良く、周波数共振効果に悩まされることがない。更に、光送信の選択は、３Ｄスタック化およびパッケージングにとって有望であるように思われる。なぜなら、複数の「３Ｄ」光学経路は複数の冷却経路と組み合わされ得るからである。
【００１６】
従って、図１から図８を参照して、本発明の全般的な態様は、コンピュータシステム、チップ、モジュール、ボードまたはラック等といった電子回路装置１に関する。そのような装置の複数の革新的な複数の態様は、まず第１に、光送信と冷却流体導管とが組み合わされたネットワーク１００を中心に展開し複数の光通信経路は冷却導管トポロジー上に少なくとも部分的に位置付けられる。
【００１７】
このネットワーク１００は、少なくとも１つの（しかし典型的にはそれより多くの）冷却導管１０１−１０３を含み、それらのそれぞれは、例えばそれらと一体的である何らかの光送信媒体６０を備える。光学媒体６０は典型的に、複数のファイバ、複数のバンドル、または複数のファイバのリボン、例えば複数のリボンフレックス、を備える。光送信媒体６０の少なくともいくつかの部分または複数の部位は、複数の導管に極めて接近して固定（直接的であろうとなかろうと）され得る。１つの可能性は、例えば、複数の冷却導管の複数の（内側または外側の）壁を覆う光送信媒体６０の複数の部位を有することである。他には、より単純な可能性は、後に詳細に説明されるように、複数の導管内に光送信媒体を自由に配置することからなる。
【００１８】
「光送信と冷却流体導管とが組み合わされたネットワーク」によって、電子回路１の複数のコンポーネントに光学的に接続するか、またはそれらを相互接続し、かつそれらと熱的に連通する、（光学媒体を備える）複数の混合導管を有するシステムが意味される。さらに、ネットワーク１００は、（光送信媒体を備えない）複数の冷却導管のみである複数の追加の導管を備え得る。それはまた、導管トポロジー上に位置付けられない追加の光送信媒体（媒体６０を超えて）を備える。このネットワーク１００は、本明細書において、略して「混合ネットワーク」または「組み合わされたネットワーク」と称されることが多い。当該複数のコンポーネントは、１または複数の混合導管のみを介して（相互）接続され得る。そのような複数の混合導管（複数の「冷却導管」または単に複数の「導管」とも称される）のおかげで、混合ネットワーク１００は、（ｉ）装置１の複数のコンポーネントを冷却すべく複数のそのような導管を通して冷却流体５０と、（ｉｉ）複数のそのようなコンポーネントへの／複数のそのようなコンポーネントからの／複数のそのようなコンポーネントの間での信号通信を保証すべく、複数のそのような導管が備える光送信媒体を介して電磁信号７０と、を伝えることができる。
【００１９】
上述したように、ネットワーク１００が備え得る複数の冷却導管の全てが、光送信媒体を備える必要はない。複数の光接続は、従って、ネットワーク１００の冷却導管トポロジー上で部分的に位置付けされるのみであってよい。混合ネットワーク１００は、従って、装置１の第１のセットの（１または複数の）コンポーネント１１−１５と熱的に連通し、かつ、装置１の第２のセットの（１または複数の）コンポーネント１０−１２ａと信号通信するとされる。第２のセットは第１のセットとは異なり得るが、第１および第２のセットの複数のコンポーネントは少なくとも部分的にオーバーラップしている。
【００２０】
例えば図１Ｂに示されるように、単一ループ構成においては、第１のセットの各コンポーネントを熱的に接続するためには、実際はただ１つの混合導管１０１ｓで十分であろう。理解され得るように、様々な光接続方式が冷却導管１０１ｓ上に位置付けられることが可能である。しかしながら、以下に説明されるほとんどの実施形態は、例えば図１Ａおよび図２Ａにおいて示されるように、ツリー状導管配置をとる。複数のそのようなツリー状配置は、複数の単一ループ配置より複雑であるが、装置１の複数のコンポーネントの配置をより容易に組み合わせることを可能にし、従って、これらのコンポーネントの配置（数多くの他の拘束条件によって左右される）の更なる柔軟性を可能にする。
【００２１】
複数の本解決法は将来の複数のサーバ、記憶装置、ネットワーキング、複数のビジネス機器、複数のＨＰＣシステム、およびより一般的にはデータを消費する複数の管内液体冷却電子回路装置のチップレベルおよびパッケージレベルのＩＯピンのボトルネックに対処する。冷却導管ネットワークは、一般的に全ての重要なコンポーネントを冷却するよう構成され得るので、このネットワーク上に位置付けられる複数の光接続を提供することは、複数の通常の電気バスと比較して通信容量を著しく向上させながら、相当な追加のスペースを必要とすることなく（場合によっては全く追加のスペースを必要とせず）、光信号のエンコードデータ、例えばＩＯチャネル、を伝えることを可能にする。
【００２２】
第１のセットのコンポーネント１１−１５は、プロセッサ（ＣＰＵ、ＧＰＵ、またはより一般的には任意のコンピュータチップ若しくは同様のもの）；光スイッチ、ハブ、ルータ、スプリッタ等（またはそのようなものとして構成されるプロセッサ）；メモリ要素（例えば、ＤＲＡＭ、ＳＤＲＡＭ、ＤＩＭＭ）；ＩＯブリッジ、および／または、より一般的には、動作中に電力を消費し、従って、冷却される必要がある任意のコンポーネント（例えばＩＯブリッジ）を備え得る。実際のところ、これらのコンポーネントの任意のまたは各々のものが、さらには、システムオンチップ、コンピュータ、コンピュータのクラスタ、複数のアナログ装置（複数のＤＳＰ）等で充填されるラック、すなわち電子回路のデバイス、装置、若しくはシステムの任意の通常のコンポーネント、であり得ることが理解される。第２のセットのコンポーネント１０−１２ａは、データ、複数の信号等を消費かつ／または生成し、従って入力信号が提供される必要があり、かつ／または、出力信号が収集される必要がある複数の同一種類のコンポーネント、および／または、より一般的には任意のコンポーネントを備え得る。上記において触れたように、第１および第２のセットは少なくとも部分的にオーバーラップするものである。しかしながら、第２のセットのコンポーネント１０−１２ａは、図１Ａにおいて示されるように、典型的には第１のセット１１−１６のサブセットである。なぜなら、一般的に、信号を消費／生成するコンポーネントより、冷却される必要があるコンポーネントが多くあるからである。さらに、それらの２つのセットは同一であり得る。さらには、原則として、第２のセットは第１のセットより大きいとすることができる。
【００２３】
「信号通信」は、装置１のコンポーネント１０−１２ａが、とりわけ光送信媒体６０を通って信号として伝えられるデータをネットワーク１００において注入／収集することを可能にする、複数の光送受信機（または複数の受信機、複数の送信機等）などの複数の要素を意味する。従って、本文脈中の「信号通信」は光通信を含む。それにもかかわらず、電気から光および光から電気への変換が、いくつかのポイント、例えば、ネットワーク１００への信号の注入の前またはその間、および、例えばコンポーネント１０−１２ａによる使用のための信号抽出の後またはその間、において含まれる。複数のそのような送受信機を介して複数の光送受信機と注入／収集データとをどのように統合するかは、例えばシリコンフォトニクスにおいては、一般的にそれ自体既知である。複数のそのような送受信機、受信機、送信機は、複数のコンポーネント１０−１２ａの一部を形成するとみなされてよいし、そうみなされなくてもよい。それらはまた、ネットワーク１００とコンポーネント１０−１２ａとの間に位置する複数の中間の、別個の要素であるとみなされ得る。後者の場合、複数の信号注入／収集ポイントは、図２Ａにおいて示されるように、ネットワーク１００が第２のセットのコンポーネント１０−１２ａと信号通信することを可能にすべく、複数の混合導管に沿って、またはそれらの近傍において分散されるだろう。前者の場合、複数の信号注入／収集装置は、図４において示されるように、第２のセットのコンポーネント１０−１２ａと一体的に、すなわち、第２のセットのコンポーネント１０−１２ａ上に直接、または第２のセットのコンポーネント１０−１２ａの中において設けられ得る。
【００２４】
複数の信号注入／収集装置は、場合によっては製造工程の最終段階でコンポーネント１０−１２ａおよびネットワーク１００に取り付けかつ結合され得るか、または、さらには、装置１において対応する筐体中でクリップ留めされ得る複数の取り外し可能な部分として設計され得て、更なる柔軟性およびカスタマイズを可能にすることに留意されたい。更に、装置１は複数の外部の注入ユニットと共に動作すべく設計され得る。従って、顧客に供給されるとき、装置１は、必ずしも複数のそのような信号注入／収集装置を備える必要はないとしてよい（例えば、顧客または複数のローエンドの装置において）。
【００２５】
複数の本解決法は、任意の種類の信号通信、データ、クロック、デジタル、またはアナログに対して実装され得る。しかしながら、それらは、好ましくは複数のＩＯチャネルを伝えるべく用いられる。複数のＩＯ信号は、光送信媒体６０を通って光学的に伝えられ、データ−／アドレス−／バス等として論理的に編成され得る。複数のＩＯチャネルはいくつかの個別の光チャネルを必要とするので、上述されたように、光送信媒体６０は好ましくは、複数のファイバ（束状の）、ファイバのリボン、またはリボンフレックスを備える。これから先は、伝えられる複数の信号はＩＯチャネルであることが主に想定される。
【００２６】
「熱的連通」とは、複数の導管が、動作中に装置の複数のコンポーネントを冷却することを可能にすべく配置されることを意味する。冷却は、いずれか１つの、しかしおそらくはいくつかの、伝導、対流、放射を伴い得るか、またはより一般的には、これも管内液体冷却電子回路装置の分野においてそれ自体が既知である任意の種類の接触または非接触熱交換を伴い得る。
【００２７】
混合ネットワーク１００およびコンポーネント配置および／または構成は、それぞれ２Ｄ、２．５Ｄ、または３Ｄであってよい。導管ネットワークは、チップ、またはより一般的には装置１のモジュール、ボード、またはラック、の境界を超えて、すなわち、それらに制限されずに延在し得る。
【００２８】
混合ネットワーク１００の存在は、追加の電気バスネットワーク２００（図１Ａまたは図１Ｂにおける破線および破線の輪郭線）を除外するものではないことに留意されたい。それどころか、以下で説明されるように、例えば、そうでなければ混合ネットワーク１００において光学媒体６０に結合されるデュアルコンポーネント１１、１２に接続を与え得る、通常の電気バスネットワーク２００、すなわち電気入出力チャネル送信媒体が設けられるのが好ましい。複数の他のコンポーネント、例えば図１Ａのコンポーネント１３−１６は、電気バス２００によって、および複数の冷却導管によって接続を与えられ得るが、光学的に接続はされない。より一般的には、光送信媒体を有し、様々な宛先１０−１６に接続を与える等のために成形される単一ループ導管１０１ｓ（図１Ｂ）から、図１Ａ、図２Ａ−図２Ｄ、および図６において示されるような複数の接合２０、場合によっては信号の経路設定、分岐等を含む、より洗練された、例えばツリー状トポロジーに亘る、様々なネットワークトポロジーが、組み合わされたネットワーク１００に対して考えられ得る。
【００２９】
例えば、図１Ａは、複数の異なる種類の導管を有する組み合わされたネットワーク１００を示す。混合導管１０１ａ−ｃ、１０２、１０３（非対称な二重線によって識別される）はそれぞれ、例えばそれらと一体的な光送信媒体、を備え、一方で、導管１５３−１５５は冷却導管（単線）のみである。両セットの導管の配置は、ツリー状構造を思い起こさせる。（混合）導管１０１−１０３のサブセットは、組み合わされたネットワーク１００が装置１のコンポーネント１０−１２ａに到達することを可能にし、故にそのようなコンポーネント１０−１２ａとの信号通信および熱的連通の両方が、装置１のコンポーネント１０−１２ａに到達することを可能にする。導管１５３−１５５のサブセット、および導管１６０はコンポーネント１３−１６（のみ）を冷却することを可能にし、それらのコンポーネントはまた、それぞれの接続２１３−２１６を介して電気バス２００に接続される。完璧を期するために、導管１０１ｃ、１０２、１０３および１５４−１５６はそれぞれ、１または複数の導管１６０と流体連通して、冷却液体ループを閉じる。図１Ａにおいて、液体注入口は導管１０１ａを介して注入され（液体注入口は図示されておらず、導管１０１ａの上流側であり、場合によっては装置１の外部であると想定される）、かつ、導管１６０を介して収集される（液体排出口は図示されておらず、導管１６０の下流側であると想定される）。
【００３０】
装置１の複数のコンポーネントは混合ネットワーク１００および電気バス２００の１つまたはそれぞれに接続され得る。従って、組み合わされたネットワーク１００によって接続を与えられるコンポーネント１１、１２（すなわち、「第２のセット」の複数のコンポーネント）のうちの少なくともいくつかは、デュアルＩＯチップなどのデュアル入出力インターフェースを有し得る。故に、そのようなデュアルコンポーネント１１、１２は、組み合わされたネットワーク１００の光送信媒体６０に（導管１０２−１０３の光学媒体を介して）光学的に接続され得て、電気バス２００に（接続２１１、２１２を介して）電気的に接続され得る。これに関連して、複数のデュアルＩＯチップは、複数の実施形態（例えば図４を参照）において提案されるように、「３Ｄスタックチップの縁部」の光ＩＯ接続性に加えて、パッケージの底部においてＢＧＡ、複数のピン等を介して古典的なピンまたは光ＩＯインターフェースを有し得る。
【００３１】
上述したように、図１Ｂの装置１ｓは、図１Ａの単一ループの変形例であり、すなわち、混合ネットワーク１００は単一ループで構成される１本の冷却導管１０１ｓを備える。導管１０１ｓは、全ての所望のコンポーネント１０−１６を熱的に接続する等のために成形される。さらに、導管の輪郭１０１ｓ上に部分的に位置するコンポーネント１０−１２ａを光学的に接続すべく複数の光接続が設けられる。複数の光接続が二重矢印で図示されている。この例において、コンポーネント１０はスターネットワーク形状において中央の位置を占め（それは、例えばそのように構成される任意のコンポーネントまたは光スイッチであり得る）、コンポーネント１１、１２、１２ａの各々を個々に接続する（それぞれ破線、点線、実線の二重矢印）。さらに、コンポーネント１０−１２ａは、図２Ｂ−図２Ｄを参照して以下に述べられるように、複数の他の構成によって接続され得る。
【００３２】
ここで図３−６、７Ｂ、７Ｄ、７Ｆ、８Ａ、および８Ｂ全てを一緒に参照すると、複数の混合導管を含む複数の実施形態の第１のクラスがここで説明される。光送信媒体６０はそれらの導管内に配置される。
【００３３】
１つの可能性は、（複数のファイバのリボン６０がデータを伝えるべく用いられる）図７Ｂ、図７Ｄ、または（例えばコンパクトな半径方向の配置を有する複数のファイバまたは複数のファイババンドルが想定される）図８Ｂ、図８Ｃにおいて示されるように、光送信媒体６０の（少なくとも一部）によって覆われる導管１０２の内壁１０２ｉ（または内壁の少なくとも一部）を有することである。複数の内壁は、全体的に、または一部分において、光送信媒体６０によって、クラッドされ（ｃｌａｄｄｅｄ）、コートされ（ｃｏａｔｅｄ）、またはより一般的には、カバーされ（ｃｏｖｅｒｅｄ）てよい。媒体６０は導管内に適宜延在するが、導管内の冷却液体流の乱れを最小限にする等の目的で、何らかのやり方で内壁の形状に沿うようにする。この解決法は、しかしながら、内壁１０２ｉに対して媒体６０を固定するための実質的な製造工程を必要とする。
【００３４】
複数の好適な変形例において、光学媒体６０は、図７Ｆおよび図８Ｃにおいて示されるように、導管内で配置され、かつ基本的に自由に延在してよい。図７Ｆにおいて、リボンは導管１０２の中央において平らに延在する。図８Ｃにおいて、複数のファイバまたは複数のファイババンドルは自由に配置される。媒体の小さな複数の部位のみが複数の導管（必ずしも導管内ではない）に、またはアダプタ８０、８０ａ（図３−図５参照）に、またはさらにはバルブに固定され得る。複数のファイバ／複数のバンドルは任意の耐水性オリフィスを介して導管の中に入り込み得る。従って、光送信媒体、例えば、フラットリボン若しくはフレックス、またはさらには複数のファイバ／複数のファイババンドルを、複数の内壁を覆うことなく、またはそれらに媒体６０を固定することなく、導管内に配置してよい。この種類の複数の解決法は、製造という点でははるかに単純である。
【００３５】
導管の内径に対する媒体６０の断面寸法の比は、典型的に非常に小さく、冷却液体流が測定可能な程には乱されないようにする。
【００３６】
他の、例えば複数の中間構成が、例えば上述した２つの変形例の複数の態様を組み合わせて考えられ得る。すなわち、媒体６０の複数の部位は複数の導管の複数の内壁を覆い得て、一方で複数の他の部位は導管内に自由に配置される。
【００３７】
複数の実施形態の第２のクラスが、導管１０２の外壁１０２ｏが光送信媒体６０によって（全体的にまたは一部分において）覆われる図７Ａ、図７Ｃ、図７Ｅおよび図８Ａを参照してここで説明される。より一般的には、光学媒体６０は、冷却管路の外部に位置付けられ、さらにそれと一体的であり得る。導管の複数の外壁を覆うことは、製造という点では、複数の内壁を覆うことより容易である。その目的のために、複数の好適な接着剤または固定手段が用いられ得る。シリコンフォトニクスにおいて得られる経験が製造に有利に用いられ得る。この種類の解決法は、複数の導管内解決法と比較して追加の隙間空間を必要とし得て、複数の管内解決法と比較して、放射、電磁場、アセンブリ時での機械的損傷、および変更に対してより敏感である。
【００３８】
ここで、装置１の正確な物理的および化学的文脈に依存して、外部で位置付けられる媒体６０は分離または保護されることを必要とし得る。従って、光学媒体６０によって外壁が覆われる導管は、別の導管１２０内に挿入されてよい（図７Ｅ）。
【００３９】
複数の添付の図面は縮尺通りではない。考えを固定すべく、光学媒体６０の断面寸法（例えば、平坦な媒体６０の厚さまたは複数のファイバの直径）は、典型的に５００μｍ未満、好ましくは２５０μｍ未満、およびより好ましくは１３０μｍ未満であるように選択するものとする。比較のために、冷却導管の内側部直径は、典型的に２００００μｍ未満、ほとんどの用途に対してはさらに５０００μｍ未満、およびより好ましくは３０００μｍ未満であるように選択されるものとする。導管の内側部直径に対するこの断面寸法の比は、冷却液体流を著しく乱さないように理想的には可能な限り小さく、例えば平均して０．１３未満である。この比が０．０７未満になると、幾分より良好な欠陥が得られる。０．０２より小さければ、乱れは典型的にもはや検出され得ない。
【００４０】
いくつかの製造方法が考えられ得る。重要な態様は、光送信媒体６０を例えば一体的に備える複数の冷却導管の製造である。最も一般的には、複数の製造方法は導管内に光送信媒体を挿入する段階、および／または、光送信媒体６０の少なくとも一部で導管１０２の内壁１０２ｉおよび／または外壁１０２ｏの少なくとも一部を覆う段階を含むものとする。
【００４１】
例えば、導管の内壁をコートすべく曲げられる複数のフラットリボンを使用する実装（図７Ｂおよび図７Ｄ）、例えば銅管、を考えられたい。これは、複数の導管内に複数のリボンを牽引し、内壁１０２ｉに対して媒体６０を押圧してクラッドすべく加圧流体を注入することによって製造され得る。内壁および／またはリボンは、その目的のために、何らかの好適な乾燥接着剤で被覆され得る。ファイバ／複数のバンドルを固定すべく、複数の同様技術が用いられてよい。さらに、複数のファイバおよび複数のファイババンドルは、配置かつ固定するのにより単純である。なぜなら、それらは後に容易に封止される複数のオリフィスを介して、任意の入力点において導管の中に挿入され、任意の出力点において引き出され得るからである。更にタッピング機構が用いられ得る。加えて、媒体６０はクラッディング前に導管において張力をかけられ得る。必要ならば、光学媒体６０の複数の部位は、複数の導管の外において接続、または分岐等され得て、その後、複数の導管部位および複数の導管接合部を機械的に接続する前に複数の導管内で牽引かつ固定され得る。
【００４２】
複数の光ファイバ／ファイバリボン、複数のリボンフレックスの分野において、並びに内視鏡検査および複数のステント（例えば冠動脈ステント）において得られる経験が、複数の好適な製造技術を洗練させるまたは発展させるべく有利に用いられる。製造の簡単な例は次のようなものである。可撓性の引出しワイヤが、「プーラー」装置が取り付けられ得る導管の所望の部分に沿って内視鏡的に挿入される。プーラー装置を用いて、リボンまたはファイババンドルは導管を通って逆の方向に牽引され、かつ複数の寸法に切断される。最終的に、任意の好適な技術を用いて複数の送受信機または複数の光終端装置が取り付けられる。
【００４３】
ここで図２Ａおよび図４をより具体的に参照すると、装置１は、光信号注入ユニット１０ｉ、１１ｔ、すなわち光学媒体６０において光信号７０を注入すべく構成されるユニットを備え得る。当該装置は、例えば各コンポーネント１０−１２ａによって次に用いられるように、光学媒体６０に沿って伝えられる光信号７０を収集するための複数の光受信機１１ｒ、１１ｔ、１２ｒを対応して備え得る。装置１は、複数の外部の信号注入／収集ユニットと、すなわち装置１の外部で協働すべく設計され得ることに留意されたい。複数の注入／収集ユニットはその他、混合ネットワーク１００の近傍において（図２Ａで想定されるように）、かつ／またはネットワーク１００によって接続を与えられるコンポーネント１０−１２ａにおいて（図４参照）直接位置し得る。さらに、複数の注入ユニットおよび複数の受信機は、送受信機１１ｔの一部であるか、または送信−受信素子であってよい。図４において、複数の要素１１ｔはそれぞれ、光信号７０を受信かつ／または送信するための送受信機である。同様に、明確さを期して図２Ａには示されないが、各コンポーネント１０−１２ａは好ましくは注入ユニットおよび受信機の両方に関連付けられる。
【００４４】
先に触れたように、組み合わされたネットワーク１００は図１Ａまたは図２Ａにおいて想定されるように、ツリー状構造、例えばリングオブツリートポロジーを有し得る。これを達成すべく、場合によっては複数の光スプリッタ２２と関連付けられる１または複数の導管接合部２０を、好ましくはいくつかの増幅器２４と共に用いてよい。図２Ａの例において、導管１０１は第１の接合部２０の上流側に位置する。この接合部２０の下流側には、２つの導管１０２、１０１ｂ（図１Ａと同様、導管部分１０１ｂは主経路１０１の一部である）があり、下流側の少なくとも２つのコンポーネント１１−１２ａに到達することを可能にする。上流側導管および下流側導管の各々は、混合導管であり、すなわち、例えばそれらと一体的な何らかの光送信媒体（明確さを期すために示されない）を備える。
【００４５】
接合部２０において、上流側導管は２本の下流側導管に分岐するので、（ファイバスプリッタなどの）光送信媒体スプリッタは、光信号を分岐させるべく上流側および下流側の媒体に適切に結合されるそのような接合部２０のレベルで設けられ得る。そのような光送信媒体スプリッタはそれ自体既知である。光送信媒体を複数のスプリッタに適切に接続するための複数の方法もまた既知である。複数のスプリッタを過ぎて、装置１は、より一般的には、読者が参照している複数の光スイッチシステムと同様、複数のＩＯチャネルを切り替え、経路設定し、バッファリングし、かつ／または増幅して、複数の入力および出力へ／複数の入力および出力から延在かつ／または分散するよう構成され得る。
【００４６】
先に述べられたように、図２Ａのコンポーネント１０、１１、１２、１２ａは以下に挙げるものの１または複数を備える。
−入出力ＩＯブリッジデバイス
−ＤＲＡＭ、ＤＩＭＭ等のようなメモリ集積回路
−プロセッサ、好ましくは中央演算処理装置、３Ｄチップ等、および
−光スイッチ、ハブ、ルータ等、またはそのようなものとして構成される電子回路コンポーネント、またさらにはファイバスプリッタなどのスプリッタ
【００４７】
図２Ａにおいて更に示されるように、光信号注入ユニット１０ｉは、場合によってはデータ送信機４１と、レーザー素子４２、例えばＶＥＣＳＬなどの発光素子との両方を備え得る。データ送信機４１はレーザー素子４２に結合され、レーザー素子４２自体は（冷却導管１０２と一体的な）光送信媒体に結合されて、混合ネットワーク１００における光信号注入を可能にする。光信号注入ユニット１０ｉは、図２Ａの例において、装置１のコンポーネント１０に関連付けられる。
【００４８】
それに対応して、光受信機１１ｒ、１２ｒは、（好ましくはフォトダイオード４５を備える）フォトディテクタと、好ましくは増幅器４７に結合されるデジタル信号復元ユニット４８とを備え得る。フォトディテクタは、導管１０１の光学媒体において伝えられる光信号からデジタル信号を復元するデジタル信号復元ユニット４８に結合される。フォトディテクタは典型的にはダイオードバイアスに結合されるフォトダイオードである。
【００４９】
完璧を期するために、図２の実施形態は次を含む。
−データ送信機４１
−レーザー素子、例えばＶＣＳＥＬ４２。これは、送信機４１と共に、コンポーネント１０に関連付けられる注入ユニット１０ｉを形成し、コンポーネント１０は更に受信機（図示せず）に接続され得る。
−複数の接合部２０。例えばファイバスプリッタ２２および増幅器２４を備える。
−複数の冷却導管または導管部分１０１ａ−ｄ、１０２、１０３。これらはそれぞれ光送信媒体（例えば、リボンフレックスまたは複数の光ファイバ、図示せず）を備える。  実際は、導管１０２のような任意の導管は、受信機１１ｒ、１２ｒ、１２ａｒに光学的に接続し、そうしてそれぞれコンポーネント１１、１２および１２ａとの信号通信を可能にすべく、場合によっては図３，図４、または図５におけるような複数のアダプタで、図３に見るように直列に組み立てられるいくつかの導管部分を備え得る。
−３つのセットの光受信機１１ｒ、１２ｒ、１２ａｒ。これらはそれぞれコンポーネント１１、１２および１２ａへの接続を可能にする。当該セットはそれぞれ、以下を備える。
−フォトダイオード４５
−ダイオードバイアス４６
−トランスインピーダンス増幅器４７、および
−デジタル信号復元ユニット４８。これは要素４５−４７と共に受信機の一部を形成するものとみなされ得る。復元されたデジタル信号はユニット４８の出力において得られる。
【００５０】
図１Ａの場合と丁度同じように、図２Ａのコンポーネント１０−１２ａは混合導管ネットワーク１００を介して接続される複数のコンポーネントのネットワークを形成する。これらのコンポーネントの第１のサブセットは、複数の混合導管が備える光学媒体６０のおかげで、これらのコンポーネントの第２のサブセットと信号通信するよう設定され得る。図２Ｂ−図２Ｄにおいて模式的に示されるように、これらのコンポーネントを光学的に接続する様々な可能なやり方がある。ここで、複数の光接続はさらに、（少なくとも部分的に）冷却導管ネットワークトポロジー上に位置付けられ得る。図２Ｂ−図２Ｄはそれぞれ、スターネットワーク構成、リングトポロジー、およびメッシュ網を表している。複数の光接続は様々なパターン（単純な線、破線、点線、点線−破線等）を用いて図示される。複数の導管は、明確さを期すために表わされていない。複数の接合部２０のみが図示される。それらのトポロジーはその他の点では図１Ａまたは図２Ａと同様である。図示される複数の光接続は、それぞれ１または複数の物理媒体、例えば、１または複数のポイントツーポイントファイバ接続を使用し得る。
−図２Ｂはスターネットワーク構成を示す。ここで、コンポーネント１１、１２、１２ａは、ソースコンポーネント１０、例えばスイッチ、ハブまたはルータ、から光学的に接続され、各接続は１つまたは２つの接合部２０を通る。
−図２Ｃはリングトポロジーを図示する。リングトポロジーによって、各コンポーネント１０−１２ａは、２つの他のコンポーネントに光学的に接続し、各ノード１０、１１、１２、１２ａを通って複数の信号用の単一の連続経路を形成する。２つの接合部２０はさらに複数の光接続を制約する。故にデータは、経路に沿った各ノードが信号を処理して、ノードからノードへと進み得る。そのようなトポロジーは任意の２つのノードの間でただ１つの経路を提供し、故に単一のリンクの障害によって中断させられ得るので、それ自体既知であるように、デュアルリング状のトポロジーが好適であり得る。
−図２Ｄはメッシュ網を示す。ここで、第２のセットの全てのコンポーネント１０−１２ａは、２つの接合部２０のうちの１つ、または２つの接合部２０を介して２つずつ光学的に接続される。これは、冷却導管ネットワークのトポロジー上に位置する（部分的にのみ、なぜなら全ての導管が位置付けられる必要はないから）、完全に接続された光ネットワークの例である。そのような接続されたネットワークは切り替えまたは一斉送信を必要としない。接続の数はノードの数に対して二次関数的に増えるので、その適用は、低減されたノードの数、例えば典型的に、本文脈においては２０未満に制限される。
【００５１】
しかし、図２Ｃの構成と図２Ｄの構成との間で、冗長のメッシュを部分的に含む複数の中間構成が検討され得るというわけではない。メッシュが二次関数的に変化する一方で、スターネットワーク構成、並びにリングおよび二重カウンタ回転リング（ｄｕａｌ ｃｏｕｎｔｅｒ−ｒｏｔａｔｉｎｇ ｒｉｎｇ）のコストは線形的に変化するので、どの構成を選択すべきかに関する決定は、性能、コンポーネントの数、コスト等についての考察によって左右される。
【００５２】
図２Ｂ‐図２Ｃの場合の各々において、（図２Ｄの場合では必要ないが、）ノード１０は複数の機能の切り替え／経路設定を提供すべく構成され得る。そのような構成は、ノード１１、１２および１２ａの間の通信待ち時間とファイバの数との両方を最小化する図２Ｂのスタートポロジーにおいて特に有利である。故にそのような構成は、複数の入／出セクションと共に、複数の導管接合部内または複数の導管接合部の近傍において複数のスプリッタなどの複数の光学装置を配置する必要性を軽減またはさらには回避する。光／電気切り替えハブ１０は、その場合、任意の他のコンポーネント１１、１２、１２ａ（例えば、ＣＰＵ、ＧＰＵ、ＩＯブリッジ、およびＤＲＡＭ）のような葉／端末ノードである。これは、スイッチのコストを負担できる複数の高性能システムにとって、スタートポロジーを特に魅力的なものにする。複数の他の適用は、複数のノードが十分なＩＯポートを有するならば、好ましくは複数のリングまたは複数のメッシュを使用し得る。
【００５３】
複数の実施形態において、全てのＩＯは、上述されたように、複数のネットワーキング機能（Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）、ＩｎｆｉｎｉＢａｎｄ、ＰＣＩｅ、ＨＴ、Ｌｉｇｈｔｎｉｎｇ／Ｔｈｕｎｄｅｒｂｏｌｔ、ＵＳＢ、ＩＥＥＥ１３９４シリアルバスインターフェース規格等）を含む同一の複数の混合導管を通って伝えられ得て、複数のそのような導管は複数のブレードレベルのチップだけでなく筐体および複数のラックボードも合わせて接続する。
【００５４】
実際の光チャネル実装（複数の単一ファイバストランド、冷却流体内を自由に浮動する複数のバンドル、または平坦若しくは湾曲した複数のリボン等）は複数のコンポーネントのコストおよび保持される複数の製造方法に著しく依存するであろう。
【００５５】
ここで図３−図４を参照する。電子回路装置は導管ネットワークの所与の導管または導管部分１０２ｂにペアにされたアダプタ８０を更に備え得る。このアダプタ８０は、（導管部分１０２ｂと一体的な）光送信媒体６０を、コンポーネント１１上に、またはコンポーネント１１中に位置する複数の光受信機１１ｔ（ここでは複数の送受信機または複数の送信機−受信機であると想定される）に光学的に結合する。後者はここで（それ自体既知の）３Ｄチップであると想定される。アダプタ８０は、各々が、（光学媒体６０においてそれぞれの光学経路７２を通って伝えられる）光信号を収集し、かつ、チップ１１の複数の光送受信機１１ｒのうちの１つに向けて光信号７０を向け直すべく配置される、複数のレンズまたは複数のマイクロレンズなどの複数の好適な光学素子８２を備え得る。
【００５６】
図４において、複数の送受信機１１ｔは、例えば、複数のマイクロレンズ８２を用いてチップエッジインターフェースを横切った、例えばＴＸ［ｉ］−＞ＲＸ［ｉ］等の複数の光結合送信元−宛先ＩＯペアを用いて静的にペアにされる。複数の変形例において、例えば、複数のマイクロミラー、例えばＴｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社による複数のＤＬＰチップ（図示せず）などをフリップさせることによって、当該ペアリングはまた動的でもあり得る。さらに、当該ペアリングは、例えばレンズを使用せずに直接結合によって達成され得る。すなわち、複数の光ファイバが３Ｄチップ１１上の複数の送受信機に直接結合され得る。この段階は、導管をチップに機械的に結合する前または後に実行され得る。この実施形態において、冷却流体５０はチップ１１を通って流れ、チップ１１側の更なる導管（図示せず）において集められる。チップ１１は好適な筐体（図示せず）において受けられるか、そうでなければ、それを通って流れる冷却流体５０を内に含めるよう構成される。アダプタ８０は、場合によっては（例えば、図５にあるようにアダプタ８０の複数の他の側面において）複数の追加の導管にペアにされて、チップ１１の周りの冷却流経路を別の経路に切り替え、更には冷却流体を別の場所に分配し得る。
【００５７】
複数の変形例において、コンポーネント１１は２Ｄまたは２．５Ｄチップであってよい。導管ネットワークは少なくとも１つの側面、例えばチップの一縁部、において配置され、かつチップ１１上またはチップ１１中で複数の要素を冷却すべく構成される複数の導管を備え得る。
【００５８】
複数の他の変形例においては、複数のより小さい導管（図示せず）が３Ｄチップの中に直接達する、すなわち、３Ｄチップ内に部分的に配置されさえしてもよい。すなわち、冷却流体による３Ｄスタック型パッケージ１１の内側部分への直接的なアクセスは、例えば複数のキャピラリまたは複数の薄型のチューブを用いて可能である。その冷却「配管」インフラストラクチャを再利用して、潜在的に多数のファイバチャネルを挿入でき、故に、将来のＩＯ容量をＴＢｐｓの領域を超えて増大させ得る。図４の実施形態の限界は、チップ／パッケージ「エッジ」インターフェースの実用密度内にあると推定される。間違いなく、これは管からチップへの適合システム８０によって制限される。しかしながら、チップスタック１１の複数の光送受信機１１ｔを冷却管のものにペアリングするために必要とされる複数のレンズの光アセンブリ（または同様の手段）の寸法は、この実施形態の複数の利点を実質的に低減させ得ない。複数のさらなる他の変形例（ここでは示されない）において、管からチップへのインターフェースは、示された縁部において複数の受信機への直接の光結合では行われないが、複数の可撓性シート、例えば、スタックの各チップに対して提供される１または複数の可撓性シートを介して行われる。
【００５９】
図５は図３の変形例である。ここで、アダプタ８０ａは、アダプタ８０ａ（基本的に直方体）の複数の別個の側面において２つの導管部分１０２ｂ、１０２ｃを接続する。アダプタ８０ａの接続された両側面は、対向する両側面である必要はない。故に、そのようなアダプタ８０ａは冷却流体を別の経路に切り替えるのに有用であり得る。この構想に基づいて作れば、アダプタ８０ａの複数の変形例は、信号を注入／収集すべくコンポーネントが光学的に結合され得る接合を提供する等の目的で、３つの（またはそれより多い）導管部分を接続し得る。故に、アダプタ８０ａのこの変形例は接合２０の代替として用いられ得る。加えて、アダプタ８０ａは、図３−図４にあるような３Ｄチップに冷却液体を分注するための液体排出口（図示せず）を備え得る。アダプタ８０ａ（およびその複数の変形例）は、図６に示されるような構成において特に有用である。ここで、アダプタは図５にあるように２つの冷却導管部分の間に挿入され、かつ、図２Ａと同様なツリー状トポロジーで接合２０の上流側に配置される。図５の構成１０２ｂ−８０ａ−１０２ｃは、接合２０の上流側の追加のコンポーネント１０ａ、例えば光スイッチ、への光接続を可能にする。構成１０２ｂ−８０ａ−１０２ｃは更に、図１Ｂにおいて示されるような複数の単一ループ導管にとって有用である。当該構成は複数の導管（入／出）中の光学媒体に複数のコンポーネントを結合することを可能にする。複数のレンズの代わりに、アダプタ８０、８０ａが直接結合を伴うことに留意されたい。より一般的には、アダプタ８０、８０ａ（および複数の変形例）は、混合ネットワーク１００の任意のポイントにおいて、光学媒体６０の入／出接続を可能にする。
【００６０】
次に別の態様によると、本発明は、上述されたような電子回路装置において光信号を伝えるための方法として具現化され得る。より具体的に図９を参照すると、当該方法は基本的に以下を備える。
−段階Ｓ１０：混合ネットワーク１００において光学的にデータ、例えば複数のＩＯチャネル、を伝えるべく、複数の導管の光送信媒体６０に光信号７０を注入する、および
−段階Ｓ６０：光送信媒体において伝えられる光信号を収集する。先に既に説明されたように、注入される信号は、組み合わされたネットワーク１００の所与のコンポーネント１０−１２ａ（または任意の外部コンポーネント）から発され得る一方で、集められた信号は典型的に、ネットワーク１００の１または複数の他のコンポーネント１０−１２ａに分配すべく変換される。
【００６１】
より詳細には、図２Ａを参照して先に述べられたように、第２のセットのコンポーネント１０−１２ａへ、それらから、またはそれらの間で光信号を伝えるべく、送信媒体６０において光信号を経路設定する、分岐する、または切り替える（段階Ｓ２０）等の複数の様々な追加の段階が含まれ得る。同様に、信号は追加またはドロップされ得る。光信号の増幅が必要とされてもよい（段階Ｓ２４、Ｓ４７）。増幅は典型的に、先に説明されたような光信号の注入Ｓ１０、収集Ｓ４０および／または経路設定、分岐、または切り替えＳ２０を行った後に実行される。
【００６２】
好ましくは、複数の論理演算を実行すべく、複数の電気光学若しくは磁気光学素子、または複数の半導体光増幅器などの複数の高速光スイッチが使用される。本文脈において必要とされる全てのオペレーションは、例えば光スイッチの分野において、独立してそれ自体既知である。本文脈において複数の光信号を適切に経路設定するために必要とされるロジックは、例えばシリコンフォトニクスから既知である。
【００６３】
上述されたような集積回路装置１、１ｓは典型的に、パッケージ化された形で製造者によって供給され得る、すなわちチップは単一のチップパッケージ（マザーボードまたは他のより高いレベルのキャリアに取り付けられる複数の導線を備えるプラスチックキャリアなど）、またはマルチチップパッケージ（複数の表面相互接続または複数の埋め込まれた相互接続のいずれかまたは両方を有するセラミックキャリアなど）に取り付けられる。いずれの場合においても、その後チップは、（ａ）マザーボードなどの中間製品、または（ｂ）最終製品、のいずれかの一部として、複数の他のチップ、複数の別個の回路要素、および／または複数の他の信号処理装置と統合され得る。最終製品は、複数のローエンドの用途から複数の進化型のコンピュータ製品に亘る複数の集積回路チップを含む任意の製品であり得る。
【００６４】
複数の上述した実施形態は、複数の添付図面を参照して簡潔に説明された。それらはいくつかの変形例を含む。複数の上述された特徴のいくつか組み合わせが考えられ得る。複数の例が次の章で与えられる。
２．［具体的実施形態／技術的実装の詳細］
【００６５】
具体的に参照された複数の実施形態において、３Ｄチップを含む複数のコンポーネントを接続する等の目的で、複数のデータ−搬送光ファイバは挿入されるか、または複数の内側（または外側）水冷却管路をクラッドする。水流は、（ｉ）断面積の低減、（ｉｉ）ファイバの保護層、（ｉｉｉ）複数の接合部、および（ｉｖ）ファイバから３Ｄスタック型チップ１０のパッドへのファンアウト、によって乱れを最小限に抑えられる。１または複数のＩＯチャネルは、好ましくは複数のマイクロレンズを用いて、例えば複数のチップのエッジインターフェースを横切って静的にペアにされた、複数の光送受信機／複数のフォトダイオード／等を用いて、複数の光ファイバの中に注入／複数の光ファイバから抽出される。ＩＯデータはデータ−／アドレス−／...−バスとして論理的に編成される複数のファイバクラッド管路に沿って光学的に伝えられる。
【００６６】
ファイバクラッディングは典型的に１２５μｍの直径を有し、一方で複数の冷却管は２から１５ｍｍの範囲である。マルチモードの複数の光ファイバの典型的な直径は、コアが５０μｍまたは６５．２μｍであり、かつクラッディングが１２５μｍである。先に説明されたように、代替的に、ファイバの平坦な帯状の複数のアレイまたは複数の可撓性シートが用いられる。
【００６７】
複数の図におけるフローチャート図およびブロック図は、本発明の様々な実施形態による複数の装置、複数のシステム、および複数の方法の複数の可能な実装のアーキテクチャ、機能、およびオペレーションを図示する。先に言及したように、いくつかの代替的実装においては、図１、図２および図６の複数のコンポーネントは異なる配置で存在し得る。同様に、図９のフローチャートにおける複数の段階は異なる順序で起こり得る。複数の段階のいくつかは、より広義な機能段階等でグループ化され得る。
【００６８】
本発明は限られた数の実施形態、変形例、および添付図面を参照して説明されてきたが、本発明の範囲から逸脱することなく、様々な変更が成され得て、複数の均等物で置換され得ることが当業者らには理解されるだろう。特に、所与の実施形態、変形例において記載されるか、図面において示される特徴（装置のような、または方法のような）は、本発明の範囲から逸脱することなく、別の実施形態、変形例、または図面における別の特徴と組み合わされるか、または置き換わり得る。添付の特許請求の範囲内に留まる、複数の上述した実施形態または変形例の何れかに関して説明された複数の特徴の様々な組み合わせが適宜考えられ得る。加えて、本発明の範囲から逸脱することなく特定の状況または材料を本発明の複数の教示に適合させるべく、多数の軽微な変更が成され得る。故に、本発明は開示された複数の特定の実施形態に限定はされないが、添付の特許請求の範囲内に含まれる全ての実施形態を含むことが意図される。加えて、上記において明確に触れられたもの以外の多数の変形例が考えられ得る。例えば、光学媒体６０の接合および／または保護を容易にする、または干渉から媒体６０を防護する等の目的で、複数の中間層（例えばポリマ）が光学媒体６０と導管壁１０２ｉまたは１０２ｏとの間に含まれてよい。
【符号の説明】
【００６９】
１、１ｓ  電子回路装置／コンピュータシステム
１０−１２ａ  冷却され、かつ光学的に接続されたコンポーネント（第２のセット）
１００  光送信と冷却流体導管とが組み合わされたネットワーク
１０１−１０３  混合導管（または導管部分）
１０１ａ−ｄ，ｓ  混合導管、導管部分
１０２ｉ  導管の内壁
１０２ｏ  導管の外壁  １０ｉ  光信号注入ユニット  １１−１６  冷却されたコンポーネント（第１のセット）
１１ｒ、１２ｒ、１２ａｒ  光受信機（または送受信機若しくは送信機−受信機）
１２０  外側導管
１５３−１５５  冷却（のみ）の導管
２０  接合部
２２  スプリッタ
２４  増幅器
２００  電気バスネットワーク
２１１−２１６  電気バス接続
４１  データ送信機
４２  レーザー素子（例えばＶＣＳＥＬ
４５−４６  フォトディテクタ
４５  フォトダイオード
４６  ダイオードバイアス
４７  （トランスインピーダンス）増幅器
４８  デジタル信号復元ユニット
５０  冷却流体
６０  光送信媒体
７０  電磁信号
７２  光学経路（複数の場合もある）
８０、８０ａ  送信媒体と光受信機とを接続するアダプタ
８３  位置合わせピン
８４  位置合わせギャップ
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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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７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図７Ｅ】
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【図７Ｆ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９】
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【国際調査報告】
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