半导体封装结构的制作方法-j9九游会真人

1.本实用新型涉及半导体封装技术领域，具体涉及一种半导体封装结构。


背景技术：

2.在包括硅光子(silicon photonics)芯片的半导体封装结构中，为减少电信号在导电线路传输过程中可能存在的信号损失或串音干扰问题，信号传输路径的分配原则基本是短距离的信号传输以电信号形式走导电线路(例如，铜导线)，而长距离的信号传输则以光信号形式走光波导(photic wave guide)。在硅光子结构中多个硅光子芯片之间也是按照上述原则进行信号传输，但在多个硅光子芯片进行信号传输的条件下，在各个硅光子芯片之间的路径为点对点的单一路径，在上述原则下涉及的光路径会需要大量的光纤(optical fiber)或光波导(photic wave guide)进行搭配，在体积和制作难度上都会有所限制，因此降低光纤或光波导数量是一件需要解决的问题。
3.另外，为解决上述问题，已有如下方案：对于距离较近的芯片之间通过导电线路进行电信号通信。如果与距离较远的芯片通信，则是由信号发射芯片将电信号转换为光信号发射给通过中间转接的阵列波导光栅(awg，arrayed waveguide grating)，再由上述阵列波导光栅根据光信号的波长不同传向不同方向，进而传输给不同方向的目标芯片，以此来解决光纤或光波导数量增加的问题。但该方案中，为了给其他较远的芯片传输光信号，要分别为每个方向的目标芯片产生相应波长的光信号，即需要多次进行光电转换，而光电转换过程将可能导致信号损耗。另外，假设存在五个距离较远的芯片则需要产生五个不同波长的光信号，这提高了制造信号发射端芯片的制造成本和难度。


技术实现要素：

4.本实用新型提出了一种半导体封装结构，包括：第一硅光子芯片，包括第一发射端口和第二发射端口，所述第一硅光子芯片用于发射波长为第一波长的第一光信号；光信号分配器，用于与所述第一硅光子芯片耦光，并且将来自所述第一发射端口的第一光信号传向第一方向，且将来自所述第二发射端口的第一光信号传向与所述第一方向不同的第二方向。
5.在一些可选的实施方式中，所述第一硅光子芯片还用于通过所述第一发射端口发送波长为第二波长的第二光信号，所述第二波长与所述第一波长不同，所述光信号分配器还用于将来自所述第一发射端口的第二光信号传向与所述第一方向和所述第二方向不同的第三方向。
6.在一些可选的实施方式中，所述第一硅光子芯片还用于通过所述第二发射端口发送第二光信号，所述光信号分配器还用于将来自所述第二发射端口的第二光信号传向与所述第一方向、所述第二方向和所述第三方向不同的第四方向。
7.在一些可选的实施方式中，所述半导体封装结构还包括：
8.第五硅光子芯片，与所述光信号分配器堆叠设置。
9.在一些可选的实施方式中，所述光信号分配器还包括第一光循环器和第二光循环器，所述第一光循环器用于将所述第一发射端口发送的第一光信号导向所述第一方向，所述第二光循环器用于将所述第一发射端口发送的第二光信号导向所述第三方向。
10.在一些可选的实施方式中，所述光信号分配器还包括阵列波导光栅，用于将来自所述第一发射端口的第一光信号传向所述第一光循环器。
11.在一些可选的实施方式中，所述阵列波导光栅还用于将来自所述第一发射端口的第二光信号导向所述第三方向。
12.在一些可选的实施方式中，所述第一光循环器和所述第二光循环器堆叠设置。
13.在一些可选的实施方式中，所述半导体封装结构还包括：第二硅光子芯片，所述第一硅光子芯片与所述第二硅光子芯片之间通过导电线路通信，且第一距离小于第二距离，其中，所述第一距离为所述第二硅光子芯片与所述第一硅光子芯片之间的距离，所述第二距离为所述第二硅光子芯片与所述光信号分配器之间的距离。
14.在一些可选的实施方式中，所述第一硅光子芯片还包括第三发射端口，用于向不同于所述第一方向和所述第二方向的第五方向发送第一光信号。
15.在一些可选的实施方式中，所述第一硅光子芯片还包括接收端口，用于接收来自于所述第一硅光子芯片以外的光信号，其中，所述接收端口设置于所述第一发射端口和所述第三发射端口之间。
16.如前文所述，为解决现有硅光子半导体封装结构中多个硅光子芯片之间信号通信可能导致的光纤或光波导数量较多，以及相应地信号发射端硅光子芯片制造难度大成本高的问题，本实用新型提出了一种半导体封装结构，包括：第一硅光子芯片，包括第一发射端口和第二发射端口，硅光子芯片用于发射波长为第一波长的第一光信号；光信号分配器，用于与第一硅光子芯片耦光，并且将来自第一发射端口的第一光信号传向第一方向，且将来自第二发射端口的第一光信号传向与第一方向不同的第二方向。即通过利用光信号分配器这一光学被动元件，以将第一硅光子芯片的不同发射端口发射的第一光信号传向不同的方向，以避免第一硅光子芯片这一光学主动元件要产出混合多种波长光信号而导致的制造难度及成本提高的问题。
附图说明
17.通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
18.图1是根据本实用新型的一个实施例半导体封装结构10的结构示意图；
19.图2是第一硅光子芯片11中关于各发射端口的立体结构示意图；
20.图3根据本实用新型的一个实施例半导体封装结构30的俯视示意图；
21.图4是第一硅光子芯片11、13、17、19的俯视截面图和侧视截面图；
22.图5是光信号分配器25和第五硅光子芯片15的侧视截面图；
23.图6是第五硅光子芯片15中各发射端口和接收端口的立体结构示意图；
24.图7为图3所示的半导体封装结构30中光信号分配器25的下部光循环器的俯视图；
25.图8为图3所示的半导体封装结构30中光信号分配器25的上部阵列波导光栅255和各硅光子芯片中发射及接收端口部分的俯视图；
26.图9为图3所示的半导体封装结构30中各光循环器的俯视截面图和侧视图；
27.图10为图9所示的第一光循环器251的工作示意图；
28.图11为图9所示的第三光循环器253的工作示意图；
29.图12为图9所示的第二光循环器252的工作示意图；
30.图13为图9所示的第四光循环器254的工作示意图；
31.图14为图3所示的半导体封装结构30中各第一硅光子芯片11、13、17、19的通信模式示意图；
32.图15为图3所示的半导体封装结构30中各第二硅光子芯片12、14、16、18的通信模式示意图；
33.图16为图3所示的半导体封装结构30中第五硅光子芯片15的通信模式示意图；
34.图17是光分配器25中阵列波导光栅255的工作示意图；
35.图18是光分配器25中阵列波导光栅255的又一工作示意图；
36.图19是图1所示的半导体封装结构10和图3所示的半导体封装结构30中光分配器15的整体工作模式示意图。
37.附图标记/符号说明：
38.11-第一硅光子芯片，111-第一发射端口，112-第二发射端口，113-第三发射端口，114-接收端口，115-处理单元，116-电子芯片，117-光子芯片，13-第一硅光子芯片，17-第一硅光子芯片，19-第一硅光子芯片，12-第二硅光子芯片，14-第二硅光子芯片，16-第二硅光子芯片，18-第二硅光子芯片，15-第五硅光子芯片，151-处理单元，152-电子芯片，153-光子芯片，154-第一发射端口，155-第二发射端口，156-第三发射端口，157-接收端口，os
1-第一光信号，os
2-第二光信号，os-光信号，25-光信号分配器，251-第一光循环器，252-第二光循环器，253-第三光循环器，254-第四光循环器，255-阵列波导光栅，22-导电线路，l
1-第一距离，l
2-第二距离。
具体实施方式
39.下面结合附图和实施例说明本实用新型的具体实施方式，通过本说明书记载的内容本领域技术人员可以轻易了解本实用新型所解决的技术问题以及所产生的技术效果。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关技术方案，而非对本实用新型的限定。另外，为了便于描述，附图中仅示出了与有关技术方案相关的部分。
40.应容易理解，本实用新型中的“在...上”、“在...之上”和“在...上面”的含义应该以最广义的方式解释，使得“在...上”不仅意味着“直接在某物上”，而且还意味着包括存在两者之间的中间部件或层的“在某物上”。
41.此外，为了便于描述，本文中可能使用诸如“在...下面”、“在...之下”、“下部”、“在...之上”、“上部”等空间相对术语来描述一个元件或部件与附图中所示的另一元件或部件的关系。除了在图中描述的方位之外，空间相对术语还意图涵盖装置在使用或操作中的不同方位。设备可以以其他方式定向(旋转90
°
或以其他定向)，并且在本文中使用的空间相对描述语可以被同样地相应地解释。
42.本文中所使用的术语“层”是指包括具有一定厚度的区域的材料部分。层可以在整个下层或上层结构上延伸，或者可以具有小于下层或上层结构的范围的程度。此外，层可以
是均质或不均质连续结构的区域，其厚度小于连续结构的厚度。例如，层可以位于连续结构的顶表面和底表面之间或在其之间的任何一对水平平面之间。层可以水平地、垂直地和/或沿着锥形表面延伸。基板(substrate)可以是一层，可以在其中包括一个或多个层，和/或可以在其上、之上和/或之下具有一个或多个层。一层可以包括多层。例如，半导体层可以包括一个或多个掺杂或未掺杂的半导体层，并且可以具有相同或不同的材料。
43.本文中使用的术语“基板(substrate)”是指在其上添加后续材料层的材料。基板本身可以被图案化。添加到基板顶部的材料可以被图案化或可以保持未图案化。此外，基板可以包括各种各样的半导体材料，诸如硅、碳化硅、氮化镓、锗、砷化镓、磷化铟等。可替选地，基板可以由非导电材料制成，诸如玻璃、塑料或蓝宝石晶片等。进一步可替选地，基板可以具有在其中形成的半导体装置或电路。
44.需要说明的是，说明书附图中所绘示的结构、比例、大小等，仅用于配合说明书所记载的内容，以供本领域技术人员的了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“第一”、“第二”及“一”等用语，也仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当也视为本实用新型可实施的范畴。
45.另外，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
46.请参考图1，图1为根据本实用新型的一个实施例半导体封装结构10的结构示意图。
47.如图1所示，半导体封装结构10包括：第一硅光子芯片11和光信号分配器25。其中：
48.第一硅光子芯片11包括第一发射端口111(例如，位于左侧的发射端口)和第二发射端口112(例如，位于右侧的发射端口)，第一硅光子芯片11用于发射波长为第一波长的第一光信号os1。
49.光信号分配器25用于与第一硅光子芯片11耦光，并且将来自第一硅光子芯片11中第一发射端口111的第一光信号os1传向第一方向(第一方向例如可以为顺时针转90
°
)，且将来自第一硅光子芯片11中第二发射端口112(例如，位于右侧的发射端口)的第一光信号os1传向与第一方向(例如，顺时针转90
°
)不同的第二方向(第二方向例如可以为逆时针转90
°
)。
50.这里，第一硅光子芯片11可以是各种类型的用于将电信号转换成光信号的硅光子芯片。
51.可选地，第一硅光子芯片11中可以包括处理单元(xpu，x processing unit)115、电子芯片(eic，electronic integrated circuit)116和光子芯片(pic，photonic integrated circuit)117，其中，处理单元115例如可以为各种专用芯片(asic，application specific integrated circuit)。且，本实用新型对第一硅光子芯片中所包括的处理单元115、电子芯片116和光子芯片117的数量不做具体限定，可根据实际产品需要进行相应设计。功能上，处理单元115可用于数据逻辑运算，而电子芯片116可用于与处理单元115通信，并从处理单元115获取发往其他电子元件的数据，并通过导电线路将上述数据
发送给其他电子元件。电子芯片116还可以用于将通过导电线路从其他电子元件收到的数据传输给处理单元115。光子芯片117可用于与处理单元115通信，并从处理单元115获取发往其他电子元件的数据，并将上述数据转换为光信号进行发射。光子芯片117还可以用于将收到的光信号转换为电信号后传输给处理单元115。
52.半导体封装结构10中，通过在第一硅光子芯片11中设置两个不同的光信号发射端口，即第一发射端口111(例如，位于左侧的发射端口)和第二发射端口112(例如，位于右侧的发射端口)，可以通过上述两个不同发射端口发射波长为第一波长的第一光信号os1给光信号分配器25，而光信号分配器25可以区分来自第一硅光子芯片11不同发射端口的第一光信号os1，并导向不同的方向，即分别导向第一方向(例如，顺时针转90
°
)和第二方向(例如，逆时针转90
°
)，从而不需在第一硅光子芯片11混合两种(例如，三种及三种以上)波长的光信号，即可将第一硅光子芯片11发射的第一光信号os1导向两个不同方向(例如，顺时针转90
°
和逆时针转90
°
)，从而通过用光信号分配器25这一光学被动元件引导光信号的传输方向，以替代第一硅光子芯片11这一主动元件需混合两种以上波长光信号的功能，降低了第一硅光子芯片11的制造成本和难度。
53.在一些可选的实施方式中，如图1所示，第一硅光子芯片11还可用于通过第一发射端口111(例如，位于左侧的发射端口)发送波长为第二波长的第二光信号os2，第二波长与第一波长不同，光信号分配器25还用于将来自第一硅光子芯片11中第一发射端口111(例如，位于左侧的发射端口)的第二光信号os2传向与第一方向(例如，顺时针转90
°
)和第二方向(例如，逆时针转90
°
)不同的第三方向(第三方向例如可以为顺时针转135
°
)。即，通过设计第一硅光子芯片11发射两种不同波长(即，第一波长和第二波长)的第一光信号os1和第二光信号os2，并与光信号分配器25相配合，即可实现将第一硅光子芯片11发射的光信号导向三个不同方向(例如，顺时针转90
°
、逆时针转90
°
和顺时针转135
°
)，而不需在第一硅光子信号11混合三种或三种以上不同波长的光信号，从而降低第一硅光子芯片11的制造成本和难度。另外，光信号分配器25是光学被动元件，不存在光电转换操作，就不会存在信号损耗和信号延迟，提高信号传输效率。
54.在一些可选的实施方式中，如图1所示，第一硅光子芯片11还用于通过第二发射端口112(例如，位于右侧的发射端口)发送波长为第二波长的第二光信号os2，光信号分配器25还用于将来自第二发射端口112(例如，位于右侧的发射端口)的第二光信号os2传向与第一方向(例如，顺时针转90
°
)、第二方向(例如，逆时针转90
°
)和第三方向(例如，顺时针转135
°
)不同的第四方向(第四方向d4例如可以为逆时针135
°
)。即，通过设计第一硅光子芯片11中两个发射端口中每个发射端口都可以发射两种不同波长的光信号，即可实现将第一硅光子芯片11发射的光信号导向四个不同方向(例如，顺时针转90
°
、逆时针转90
°
、顺时针转135
°
和逆时针转135
°
)，而不需在第一硅光子信号11混合三种或三种以上不同波长的光信号，从而降低第一硅光子芯片11的制造成本和难度。
55.在一些可选的实施方式中，如图1所示，半导体封装结构10还可以包括第五硅光子芯片15，第五硅光子芯片15可与光信号分配器25堆叠设置。
56.在一些可选的实施方式中，如图1所示，光信号分配器25还可包括第一光循环器251和第二光循环器252，第一光循环器251用于将第一硅光子芯片11中第一发射端口111(例如，位于左侧的发射端口)发送的第一光信号os1导向第一方向(例如，顺时针转90
°
)，第
二光循环器252用于将第一发射端口111(例如，位于左侧的发射端口)发送的第二光信号os2导向第三方向(例如，顺时针转135
°
)。
57.在一些可选的实施方式中，基于上述可选实施方式，如图1所示，光信号分配器25还可包括阵列波导光栅255，用于将来自第一发射端口111(例如，位于左侧的发射端口)的第一光信号os1传向第一光循环器251。
58.在一些可选的实施方式中，阵列波导光栅255还可用于将来自第一发射端口111(例如，位于左侧的发射端口)的第二光信号os2传向第二光循环器252。
59.在一些可选的实施方式中，如图1所示，第一光循环器251和第二光循环器252可堆叠设置。
60.在一些可选的实施方式中，如图1所示，光信号分配器25还可包括第三光循环器253和第四光循环器254，第三光循环器253用于将第一硅光子芯片11中第二发射端口112(例如，位于右侧的发射端口)发送的第一光信号os1导向第二方向(例如，逆时针转90
°
)，第四光循环器254用于将第二发射端口112(例如，位于右侧的发射端口)发送的第二光信号os2导向第四方向(例如，逆时针转135
°
)。
61.在一些可选的实施方式中，阵列波导光栅255还用于将来自第二发射端口112(例如，位于右侧的发射端口)的第一光信号os1传向第三光循环器253。
62.在一些可选的实施方式中，阵列波导光栅255还可用于将来自第二发射端口112(例如，位于右侧的发射端口)的第二光信号os2传向第四光循环器254。
63.在一些可选的实施方式中，如图1所示，第三光循环器253和第四光循环器254可堆叠设置，而第一光循环器251和第三光循环器253并排设置，第二光循环器252和第四光循环器254并排设置。
64.在一些可选的实施方式中，也可第一光循环器251、第二光循环器252、第三光循环器253和第四光循环器254堆叠设置。
65.下面参考图2，图2是第一硅光子芯片11中关于各发射端口的立体结构示意图。
66.在一些可选的实施方式中，如图2所示，第一硅光子芯片11还可以包括第三发射端口113(例如，位于上侧的发射端口)，用于向不同于第一方向(例如，顺时针转90
°
)和第二方向(例如，逆时针转90
°
)的第五方向(例如，向下传输给第五硅光子芯片15)发送波长为第一波长的第一光信号os1。如此，第一硅光子芯片11可以通过发射两种不同波长的光信号(即第一光信号os1和第二光信号os2)，实现向五个不同方向传递光信号(即，第一方向、第二方向、第三方向、第四方向和第五方向)，而不需具有混合两种以上波长光信号的能力，降低了第一硅光子芯片11的制造成本和难度。
67.在一些可选的实施方式中，如图2所示，第一硅光子芯片11可用于通过第三发射端口113(例如，位于上侧的发射端口)发送波长为第一波长的第一光信号os1给光信号分配器25中的阵列波导光栅255，阵列波导光栅255用于将来自第三发射端口113的第一光信号os1传向第五硅光子芯片15(例如，向光信号分配器25的下方传输)。而这里，从光信号分配器25到第五硅光子15的方向可以称为第五方向(例如，向下)，且第五方向不同于上述第一方向、第二方向、第三方向和第四方向，即，实现了第一硅光子芯片11只需要发送两种不同波长的光信号，以及设计三个发射端口，即可实现向五个不同方向传输光信号，不需要第一硅光子芯片11具备混合发射五个不同波长光信号的能力，降低了第一硅光子芯片11的制作成本和
难度。
68.可选地，第一硅光子芯片11还可用于通过第三发射端口113(例如，位于上侧的发射端口)发送波长为第二波长的第二光信号os2，而光信号分配器25中的阵列波导光栅255还用于将来自第三发射端口113(例如，位于上侧的发射端口)的第二光信号os2不改变方向继续向前传输。而这里，从第三发射端口113(例如，位于上侧的发射端口)发射出来的第二光信号os2本身的方向，可以称为第六方向，且第六方向不同于上述第一方向、第二方向、第三方向、第四方向和第五方向，即，实现了第一硅光子芯片11只需要发送两种不同波长的光信号，以及设计三个发射端口，即可实现向六个不同方向传输光信号，不需要第一硅光子芯片11具备混合发射六个不同波长光信号的能力，降低了第一硅光子芯片11的制作成本和难度。
69.在一些可选的实施方式中，第三发射端口113(例如，位于上侧的发射端口)还可用于向不同于第一方向(例如，顺时针转90
°
)、第二方向(例如，逆时针转90
°
)和第五方向(例如，从阵列波导光栅255垂直向下传输给第五硅光子芯片15)的第六方向(例如，继续向前传播不改变传输方向)发送波长为第二波长的第二光信号os2。
70.在一些可选的实施方式中，如图1所示，第一硅光子芯片11还可包括接收端口114，用于接收来自于第一硅光子芯片11以外的光信号。其中，接收端口114可设置于第一发射端口111和第三发射端口113之间。可选地，接收端口114可设置于第一发射端口111、第二发射端口112和第三发射端口113之间。
71.需要说明的是，第一硅光子芯片11中处理单元115可根据将要传输的数据的目的地元件所在方向，确定产生第一波长的第一光信号os1还是第二波长的第二光信号os2，以及确定具体通过第二发射端口111(例如，位于左侧的发射端口)、第二发射端口112(例如，位于右侧的发射端口)和第三发射端口113(例如，位于上侧的发射端口)中的哪个发射端口进行发射，进而可通过相应的发射端口将所产生的光信号发射出去。
72.下面参考图3，如图3所示，图3示出了半导体封装结构30的俯视示意图。与图1所示的半导体封装结构10基本相同，不同之处在于半导体封装结构30中还可以包括：第二硅光子芯片12。第二硅光子芯片12与第一硅光子芯片11基本相同，同样可设置有第一发射端口111(例如，位于左侧的发射端口)、第二发射端口112(例如，位于右侧的发射端口)、第三发射端口113(例如，位于上侧的发射端口)和接收端口114等。
73.这里，第一硅光子芯片11与第二硅光子芯片12之间通过导电线路22通信。且第一距离l1小于第二距离l2，其中，第一距离l1为第二硅光子芯片12与第一硅光子芯片11之间的距离，第二距离l2为第二硅光子芯片12与光信号分配器25之间的距离。即，对于第一硅光子芯片11而言，与距离较近的第二硅光子芯片12之间通过导电线路22通信，而与距离较远的其他元件(比如，第二硅光子芯片12)之间通信则通过发射光信号给光信号分配器25，并通过利用不同的发射端口(第一发射端口111和第二发射端口112)发射两种不同波长的光信号(波长为第一波长的第一光信号os1和第二波长的第二光信号os2)，在光信号分配器25的导向下传递给不同方向的其他元件，进而实现第一硅光子芯片11与距离不同的元件之间的信号沟通，并通过根据距离远近选用电信号和光信号进行信号沟通，相对于都采用电信号通信，可降低电信号长途传输所可能造成的信号损失或串音干扰问题。
74.在一些可选的实施方式中，半导体封装结构30中可以包括至少一个第一硅光子芯
片11和至少一个第二硅光子芯片12。具体地，如图3所示，半导体封装结构30中可以包括四个第一硅光子芯片11、四个第二硅光子芯片12和一个第五硅光子芯片15，且上述四个第一硅光子芯片11、四个第二硅光子芯片12和一个第五硅光子芯片15组成九宫格形状。其中，各第一硅光子芯片11分别位于九宫格的四个顶角，也可称为顶角硅光子芯片。各第二硅光子芯片12分别位于九宫格的四条边的非顶角位置，为便于说明，仅以位于九宫格的四条边的中心点来示意性说明，也可称为边缘硅光子芯片。第五硅光子芯片15位于九宫格内非边缘且非顶角位置，为便于说明，仅以，位于九宫格的中心点来示意性说明，也可称为中心硅光子芯片，光信号分配器25设置于第五硅光子芯片15的垂直方向上，例如设置于第五硅光子芯片15的上方。四个第一硅光子芯片分别为11、13、17和19，而四个第二硅光子芯片分别为12、14、16和18。
75.下面参考图4，图4示出了图1所示的半导体封装结构10中第一硅光子芯片11，以及图3半导体封装结构30中第一硅光子芯片11、13、17、19(或称为角落硅光子芯片)的俯视截面图和侧视截面图。图4中左半部示出的为俯视截面图，右半部示出的为侧视截面图。
76.下面参考图5和图6，图5示出了图1所示的半导体封装结构10以及图3半导体封装结构30中光信号分配器25和第五硅光子芯片15(或称为中心硅光子芯片)的侧视截面图。图6示出了图1所示的半导体封装结构10以及图3半导体封装结构30中第五硅光子芯片15中各发射端口和接收端口的立体结构示意图。
77.如图5所示，第五硅光子芯片15中也可包括处理单元151、电子芯片152和光子芯片153，其中，关于处理单元151、电子芯片152和光子芯片153的功能及其相互之间的联系，可参考上文关于处理单元115、电子芯片116和光子芯片117的记载，在此不再赘述。
78.如图6所示，第五硅光子芯片还可以包括第一发射端口154(例如，位于左侧的发射端口)、第二发射端口155(例如，位于右侧的发射端口)、第三发射端口156(例如，位于上侧的发射端口)以及接收端口157。
79.图5中示出的第五硅光子芯片15可利用其第一发射端口154(例如，位于左侧的发射端口)、第二发射端口155(例如，位于右侧的发射端口)和第三发射端口156(例如，位于上侧的发射端口)向光信号分配器25中的阵列波导光栅255发送第一光信号os1和第二光信号os2，阵列波导光栅255可根据收到的信号的不同以及来自第五硅光子芯片15的不同发射端口将光信号导向不同方向。
80.第五硅光子芯片15可通过其接收端口157接收来自阵列波导光栅255转发的来自第一硅光子芯片11、13、17、19和第二硅光子芯片12、14、16、18发射的光信号os。
81.下面参考图7，图7为图3所示的半导体封装结构30中光信号分配器25的下部光循环器的俯视图。图7中以第三光循环器253进行说明。实践中，第一光循环器251、第二光循环器252和第四光循环器254可相应类比，不再赘述。
82.第三光循环器253可接收来自位于八个不同方向的第一硅光子芯片11、13、17、19和第二硅光子芯片12、14、16、18的第一光信号os1和第二光信号os2，且第三光循环器253的侧方与上述八个方向对应位置上均设置有相应的阵列波导光栅255，用于将来自相应硅光子芯片的第一光信号os1和第二光信号os2进行导向。
83.下面参考图8，图8为图3所示的半导体封装结构30中光信号分配器25的上部阵列波导光栅255和各硅光子芯片中发射及接收端口部分的俯视图。
84.如图8所示，阵列波导光栅255可以接受来自位于八个不同方向的第一硅光子芯片11、13、17、19和第二硅光子芯片12、14、16、18的第一光信号os1和第二光信号os2，阵列波导光栅255用于将来自相应硅光子芯片的第一光信号os1和第二光信号os2进行不同导向后通过发射端口发送给不同硅光子芯片的接收端口。
85.下面参考图9，图9为图3所示的半导体封装结构30中各光循环器的俯视截面图和侧视图。图9中俯视截面图以第三光循环器253进行说明。实践中，第一光循环器251、第二光循环器252和第四光循环器254可相应类比，不再赘述。其中，左半部为俯视截面图，右半部为侧视截面图。
86.如图9所示，第一光循环器251、第三光循环器253、第二光循环器252和第四光循环器254从下到上依次堆叠设置。第一光循环器251、第三光循环器253、第二光循环器252和第四光循环器254的侧方均设置有阵列波导光栅255。
87.第一光循环器251用于将从第一发射端口111收到的第一光信号顺时针转90
°
后发射出去，第三光循环器253用于将从第一发射端口111收到的第二光信号顺时针转135
°
后发射出去。第二光循环器252用于将从第二发射端口112收到的第一光信号逆时针转90
°
后发射出去，第四光循环器254用于将从第二发射端口112收到的第二光信号逆时针转135
°
后发射出去。
88.下面请参考图10，图10为图9所示的第一光循环器251的工作示意图。如图10所示，第一光循环器251用于将从第一硅光子芯片11、13、17、19及第二硅光子芯片12、14、16、18的第一发射端口111(例如，左侧的发射端口)收到的第一光信号os1顺时针转90
°
后发射出去。
89.例如，第一硅光子芯片11可以通过第一发射端口111(例如，左侧的发射端口)向光信号分配器25发射第一光信号os1，光信号分配器25则可以将上述第一光信号os1顺时针转90
°
后传给第一硅光子芯片13。最终实现第一光信号os1按照以下路径的传输过程：第一硅光子芯片11
→
光信号分配器25
→
第一硅光子芯片13。
90.下面请参考图11，图11为图9所示的第三光循环器253的工作示意图。如图11所示，第三光循环器253用于将从第一硅光子芯片11、13、17、19及第二硅光子芯片12、14、16、18的第一发射端口111(例如，左侧的发射端口)收到的第二光信号os2顺时针转135
°
后发射出去。
91.例如，第一硅光子芯片11可以通过第一发射端口111(例如，左侧的发射端口)向光信号分配器25发射第二光信号os2，光信号分配器25则可以将上述第二光信号os2顺时针转135
°
后传给第二硅光子芯片16。最终实现第二光信号os2按照以下路径的传输过程：第一硅光子芯片11
→
光信号分配器25
→
第二硅光子芯片16。
92.下面请参考图12，图12为图9所示的第二光循环器252的工作示意图。如图12所示，第二光循环器252用于将从第一硅光子芯片11、13、17、19及第二硅光子芯片12、14、16、18的第二发射端口112(例如，右侧的发射端口)收到的第一光信号os1逆时针转90
°
后发射出去。
93.例如，同时参考图7和图12，第一硅光子芯片11可以通过第二发射端口112(例如，右侧的发射端口)向光信号分配器25发射第二光信号os2，光信号分配器25则可以将上述第二光信号os2逆时针转90
°
后传给第一硅光子芯片17。最终实现第二光信号os2按照以下路径的传输过程：第一硅光子芯片11
→
光信号分配器25
→
第一硅光子芯片17。
94.下面请参考图13，图13为图9所示的第四光循环器254的工作示意图。如图13所示，
第四光循环器254用于将从第一硅光子芯片11、13、17、19及第二硅光子芯片12、14、16、18的第二发射端口112(例如，右侧的发射端口)收到的第二光信号os2逆时针转135
°
后发射出去。
95.例如，第一硅光子芯片11可以通过第二发射端口112(例如，右侧的发射端口)向光信号分配器25发射第二光信号os2，光信号分配器25则可以将上述第二光信号os2逆时针转135
°
后传给第二硅光子芯片18。最终实现第二光信号os2按照以下路径的传输过程：第一硅光子芯片11
→
光信号分配器25
→
第二硅光子芯片18。
96.下面参考图14，图14示出了图3所示的半导体封装结构30中各第一硅光子芯片11、13、17、19的通信模式示意图。图14仅以第一硅光子芯片11为例进行说明，其他第一硅光子芯片13、17、19与第一硅光子芯片11的通信模式基本类似，不再赘述。
97.如图14所示，第一硅光子芯片11与其距离较近的第二硅光子芯片12和14之间采取导电线路22进行通信。第一硅光子芯片11与其距离较远的第一硅光子芯片13、17、19，第二硅光子芯片16和18以及第五硅光子芯片15之间则采取光信号进行通信。
98.第一硅光子芯片11可通过其第三发射端口113向光信号分配器25发射第一光信号，光信号分配器25则将上述收到的第一光信号向下传给第五硅光子芯片15，从而实现第一硅光子芯片11传输第一光信号给第五硅光子芯片15。
99.第一硅光子芯片11也可通过其第三发射端口113向光信号分配器25发射第二光信号，光信号分配器25则将上述收到的第二光信号不改变方向继续向前传输，即传给第一硅光子芯片19，从而实现第一硅光子芯片11传输第二光信号给第一硅光子芯片19。最终实现第二光信号按照以下路径的传输过程：第一硅光子芯片11
→
光信号分配器25
→
第一硅光子芯片19。
100.第一硅光子芯片11也可通过其第一发射端口111向光信号分配器25发射第一光信号，光信号分配器25则将上述收到的第一光信号顺时针转90
°
后传给第一硅光子芯片13，最终实现第一光信号按照以下路径的传输过程：第一硅光子芯片11
→
光信号分配器25
→
第一硅光子芯片13。
101.第一硅光子芯片11也可通过其第二发射端口112向光信号分配器25发射第一光信号，光信号分配器25则将上述收到的第一光信号逆时针转90
°
后传给第一硅光子芯片17，最终实现第一光信号按照以下路径的传输过程：第一硅光子芯片11
→
光信号分配器25
→
第一硅光子芯片17。
102.第一硅光子芯片11也可通过其第一发射端口111向光信号分配器25发射第二光信号，光信号分配器25则将上述收到的第二光信号顺时针转135
°
后传给第二硅光子芯片16，最终实现第二光信号按照以下路径的传输过程：第一硅光子芯片11
→
光信号分配器25
→
第二硅光子芯片16。
103.第一硅光子芯片11也可通过其第二发射端口112向光信号分配器25发射第二光信号，光信号分配器25则将上述收到的第二光信号逆时针转135
°
第一硅光子芯片17，最终实现第二光信号按照以下路径的传输过程：第一硅光子芯片11
→
光信号分配器25
→
第二硅光子芯片18。
104.下面参考图15，图15出了图3所示的半导体封装结构30中各第二硅光子芯片12、14、16、18的通信模式示意图。图15仅以第二硅光子芯片12为例进行说明，其他第二硅光子
芯片14、16、18与第二硅光子芯片12的通信模式基本类似，不再赘述。
105.如图15示，第二硅光子芯片12与其距离较近的第一硅光子芯片11、13以及第五硅光子芯片15之间采取导电线路22进行通信。第二硅光子芯片12与其距离较远的第一硅光子芯片17、19，第二硅光子芯片14、16、18之间则采取光信号进行通信。
106.第二硅光子芯片12也可通过其第三发射端口113向光信号分配器25发射第二光信号，光信号分配器25则将上述收到的第二光信号不改变方向继续向前传输，即传给第二硅光子芯片18，从而实现第一硅光子芯片11传输第二光信号给第二硅光子芯片18。最终实现第二光信号按照以下路径的传输过程：第二硅光子芯片12
→
光信号分配器25
→
第二硅光子芯片18。
107.第二硅光子芯片12也可通过其第一发射端口111向光信号分配器25发射第一光信号，光信号分配器25则将上述收到的第一光信号顺时针转90
°
后传给第二硅光子芯片16，最终实现第一光信号按照以下路径的传输过程：第二硅光子芯片12
→
光信号分配器25
→
第二硅光子芯片16。
108.第二硅光子芯片12也可通过其第二发射端口112向光信号分配器25发射第一光信号，光信号分配器25则将上述收到的第一光信号逆时针转90
°
后传给第二硅光子芯片14，最终实现第一光信号按照以下路径的传输过程：第二硅光子芯片12
→
光信号分配器25
→
第二硅光子芯片14。
109.第二硅光子芯片12也可通过其第一发射端口111向光信号分配器25发射第二光信号，光信号分配器25则将上述收到的第二光信号顺时针转135
°
后传给第一硅光子芯片19，最终实现第二光信号按照以下路径的传输过程：第二硅光子芯片12
→
光信号分配器25
→
第一硅光子芯片19。
110.第一硅光子芯片11也可通过其第二发射端口112向光信号分配器25发射第二光信号，光信号分配器25则将上述收到的第二光信号逆时针转135
°
后传给第一硅光子芯片17，最终实现第二光信号按照以下路径的传输过程：第二硅光子芯片12
→
光信号分配器25
→
第一硅光子芯片17。
111.下面参考图16，图16示出了图3所示的半导体封装结构30中第五硅光子芯片15的通信模式示意图。
112.如图16所示，第五硅光子芯片15与其距离较近的第二硅光子芯片12、14、16和18之间采取导电线路22进行通信。第五硅光子芯片15与其距离较远的第一硅光子芯片11、13、17、19之间则采取光信号进行通信。
113.第五硅光子芯片15还可通过其中的第一发射端口(图16中未示出)向光信号分配器25中的阵列波导光栅255发送波长为第一波长的第一光信号os1，阵列波导光栅255从第五硅光子芯片15的第一发射端口收到上述第一光信号os1后，将上述第一光信号os1传向第一硅光子芯片11。
114.第五硅光子芯片15可通过其中的第一发射端口(图16中未示出)向光信号分配器25中的阵列波导光栅255发送波长为第二波长的第二光信号os2，阵列波导光栅255从第五硅光子芯片15的第一发射端口收到上述第二光信号os2后，将上述第二光信号os2传向第一硅光子芯片13。
115.第五硅光子芯片15还可通过其中的第二发射端口(图16中未示出)向光信号分配
器25中的阵列波导光栅255发送波长为第一波长的第一光信号os1，阵列波导光栅255从第五硅光子芯片15的第二发射端口收到上述第一光信号os1后，将上述第一光信号os1传向第一硅光子芯片17。
116.第五硅光子芯片15还可通过其中的第二发射端口(图16中未示出)向光信号分配器25中的阵列波导光栅255发送波长为第二波长的第二光信号os2，阵列波导光栅255从第五硅光子芯片15的第二发射端口收到上述第二光信号os2后，将上述第二光信号os2传向第二硅光子芯片19。
117.下面参考图17，图17是光分配器25中阵列波导光栅255的工作示意图。如图17所示，阵列波导光栅255用于将从第一硅光子芯片11的第三发射端口113(例如，上侧的发射端口)收到的第一光信号os1向下传输给第五硅光子芯片15。
118.下面参考图18，图18是光分配器25中阵列波导光栅255的又一工作示意图。如图18所示，阵列波导光栅255用于将从第五硅光子芯片15的第三发射端口113收到的第二光信号os2不改变方向继续向前传播。
119.下面参考图19，图19是图1所示的半导体封装结构10和图3所示的半导体封装结构30中光分配器15的整体工作模式示意图。
120.如图19所示，图19中上下两条虚线之间可对应第一硅光子芯片15的接收端口157，用来接收光信号。
121.图19中上部虚线以上为阵列波导光栅255，阵列波导光栅255可以用于将收到的第一光信号os1向下传播给第五硅光子芯片15，还可以用于将从各其他硅光子芯片发射端口收到的第二光信号os2不改变方向直接传播。
122.图19中下部虚线以下为第一光循环器251、第三光循环器253、第二光循环器252和第四光循环器254从下到上依次堆叠设置。第一光循环器251、第三光循环器253、第二光循环器252和第四光循环器254的侧方均设置有阵列波导光栅255。
123.第一光循环器251用于将从第一发射端口111收到的第一光信号顺时针转90
°
后发射出去，第三光循环器253用于将从第一发射端口111收到的第二光信号顺时针转135
°
后发射出去。第二光循环器252用于将从第二发射端口112收到的第一光信号逆时针转90
°
后发射出去，第四光循环器254用于将从第二发射端口112收到的第二光信号逆时针转135
°
后发射出去。
124.如本文中所使用，术语“实质上”、“实质的”、“大约”及“约”用于指示和解释较小变化。举例而言，当结合数值使用时，上述术语可指小于或等于相应数值
±
10％的变化范围，例如小于或等于
±
5％、小于或等于
±
4％、小于或等于
±
3％、小于或等于
±
2％、小于或等于
±
1％、小于或等于
±
0.5％、小于或等于
±
0.1％或小于或等于
±
0.05％的变化范围。作为另一实施例，膜或层的厚度「实质上均一」可指膜或层的平均厚度小于或等于
±
10％的标准差，比如小于或等于
±
5％、小于或等于
±
4％、小于或等于
±
3％、小于或等于
±
2％、小于或等于
±
1％、小于或等于
±
0.5％、小于或等于
±
0.1％或小于或等于
±
0.05％的标准差。术语「实质上共面」可指沿同一平面处于50μm内(诸如沿同一平面处于40μm内、30μm内、20μm内、10μm内或1μm内)的两个表面。若例如两个组件重叠或在200μm内、150μm内、100μm内、50μm内、40μm内、30μm内、20μm内、10μm内或1μm内重叠，则两个组件可认为为“实质上对准”。若两个表面或组件之间的角度为例如90
°±
10
°
(诸如
±5°
、
±4°
、
±3°
、
±2°
、
±1°
、
±
0.5
°
、
±
0.1
°
或
±
0.05
°
)，则两个表面或组件可视为“实质上垂直」。当结合事件或情形使用时，术语“实质上”、“实质的”、“大约”及“约”可指事件或情形精确发生的情况以及事件或情形极近似发生的情况。