[发明专利]用于热隔离信号和功率传输的设备、方法和系统

说明书

本申请涉及用于热隔离信号和功率传输的设备、方法和系统。一种设备包括相对高温电子装置和可操作地耦合到相对高温电子装置的相对低温电子装置。可操作耦合包括通过位于电子装置与另一电子装置之间的至少一个封闭自由空间跨越邻近所述可操作耦合的路径的封闭自由空间的体积中的空气或全部或部分真空中的一者进行的光学耦合、电感耦合或电容耦合中的至少一种。也揭示相关系统和方法。

优先权要求

本申请要求2019年6月26日提交的美国专利申请序列号16/452,989的申请日的权益。

技术领域

本文公开的实施例涉及用于电子设备之间的热隔离信号和功率传输的设备、方法和系统。更具体地，本文公开的实施例涉及用于热隔离具有基本上不同的操作温度的相互通信的设备(例如，电子装置)的设备、方法和系统。

背景技术

电子工业已经开发出许多不同的方法来实现高速处理，其中许多方法都涉及在低温下操作处理器，例如，从约-50℃(约223K)降至约-270℃(低于约3K)。然而，如此低的操作温度对与常规存储器(例如，DRAM)以及外围输入和输出装置(例如，键盘、显示器、传感器)通信的处理器的有效操作造成问题，所有这些常规存储器以及外围输入和输出装置通常都在环境温度或在约15℃与约25℃之间的接近环境温度下操作，并且其中的每一个装置在正常操作期间都会产生大量的热量。因此，将这种在环境温度和接近环境温度下操作的装置可操作地耦合到低温处理器会产生呈通过常规电导体的所谓“热污染”形式的严重问题，这不利于处理器在必要的低温操作温度下的维护。这种热污染可能在降低速度和引起错误方面损害低温处理器的操作。

另外，计算系统可以包含初级低温处理器，例如在毫开尔文温度(低于约-270℃，或约3K)下操作的量子处理器，其可操作地耦合到在数量级约为-196℃(约77K)到约-50℃(约223K)的基本上更高的低温温度下操作的备用低温处理器。这种系统还存在备用处理器对量子处理器以及环境温度或接近环境温度的操作装置对备用处理器造成的双重热污染问题。

低温处理的大量实际实施受到了如下限制：在低温温度下操作的存储器容量相对较低，并且在低温处理器与环境温度或接近环境温度下操作的存储器之间进行通信而又不影响处理器操作存在难度。

发明内容

在实施例中，一种设备包括相对高温电子装置和可操作地耦合到相对高温电子装置的相对低温电子装置。可操作耦合包括通过位于电子装置与另一电子装置之间的至少一个封闭自由空间跨越邻近可操作耦合路径的封闭自由空间的体积中的空气或全部或部分真空中的一者进行的光学耦合、电感耦合或电容耦合中的至少一种。也揭示相关系统和方法。

在实施例中，一种电子系统包括至少一个低温处理器、可在环境温度或接近环境温度下操作的存储器装置、可在环境温度或接近环境温度下操作的输入装置，以及可在环境温度或接近环境温度下操作的输出装置。至少一个低温处理器通过包括空气或全部或部分真空的封闭自由空间可操作地耦合到存储器装置、输入装置或输出装置中的一或多者。

在实施例中，一种操作设备的方法，所述设备包括至少第一装置和可在与第一装置明显不同的温度下操作的第二装置，所述方法包括跨越包括位于第一装置和第二装置的相应位置之间的空气和全部或部分真空中的一者的封闭自由空间传输信号或功率中的至少一者。

附图说明

图1是用于可操作地耦合可在明显不同的温度下操作的两个电子装置的常规技术的示意图；

图2是用于可操作地耦合可在明显不同的温度下操作的两个电子装置的另一常规技术的示意图；

图3A是用于可操作地耦合可在明显不同的温度下操作的两个电子装置的本公开实施例的示意图；

图3B是用于可操作地耦合可在明显不同的温度下操作的两个电子装置的本公开另一实施例的示意图；