TWI505492B - 一種具有半導體直流變壓結構的晶片 - Google Patents

Description

一種具有半導體直流變壓結構的晶片

本發明涉及半導體技術領域，特別涉及一種具有半導體直流變壓結構的晶片。

隨著半導體技術的不斷發展，一方面積體電路晶片的規模越來越大，集成度越來越高，各種不同的電路甚至功能模組集成在同一晶片上，如射頻電路，類比電路與數位電路，各種MEMS(Micro Electronic Mechanical System，微機電系統)裝置，快閃記憶體等，而它們需要不同的工作電壓，比如數位電路的電壓1V左右，快閃記憶體需要很高的寫入電壓，一些感測裝置可能需要幾十V甚至上百V的工作電壓，並且即使是同種電壓的電路模組之間也會通過電源線互相影響，如雜訊，失真等；另一方面裝置關鍵尺寸越來越小，工作電壓越來越低，晶片的功耗不斷增高，從而導致電源的工作電流直線上升，受晶片上互連線串聯電阻影響越來越大IR損失比較大。這些都對晶片的供電電源系統的性能提出了更高的要求。

現行技術通常是直接從外部引入多組不同的電壓源。該方法有如下缺點： 1．需要大量的片外電源裝置元件多，成本高，易受干擾，功耗電源管理複雜； 2．多組電源介面需要大量的片上輸入/輸出緩衝器用於打線的晶片焊盤，佔用了大量面積，並且需要大量的鍵合線； 3．從外部引入低壓大電流時，在晶片互連線電阻上的電壓降損耗非常大，並且需要大量的遠距離電源走線，佔用了大量晶片面積，不利於散熱，另也不利晶片的小型化和成本的降低。

為此，發展直流變壓技術和片上直流變壓裝置，從而實現積體電路片上集成的多電壓電源方案，自由的實現片上變壓，尤其是升壓是極待解決的關鍵問題。

本發明的目的旨在至少解決上述技術缺陷之一，特別是提出一種體積小，電壓降損失少、可全片集成的晶片。

本發明提供一種具有半導體直流變壓結構的晶片，包括：襯底；形成在襯底之上的至少一個半導體直流變壓結構，包括：至少一個半導體電光轉換單元，用於將輸入電能轉換為光能；和至少一個半導體光電轉換單元，用於將光能轉換為輸出電能，其中，半導體電光轉換單元與半導體光電轉換單元的工作光線頻譜相匹配。

根據本發明的具有半導體直流變壓結構的晶片，其通過在半導體直流變壓結構中，在輸入端設置半導體電光轉換單元將直流電轉換為光進行傳輸，在輸出端設置半導體光電轉換單元以將光轉化為直流電輸出，在輸入端和輸出端分別採用不同數量的半導體電光轉換單元和半導體光電轉換單元串聯，利用半導體電光轉換單元和半導體光電轉換單元的工作電壓差異和個數比例實現直流電壓的變壓，然後通過電源管腳與負載電 路相連。該晶片具有直流變壓功能，具有無電磁輻射，無線圈結構，安全可靠，體積小，壽命長，重量輕，並且各個輸出模組互相獨立隔離不受影響，並且本發明的晶片可以與各種電路功能模組全片集成在同一個襯底上，實現片上的直流變壓，從而提供多組不同的直流電壓源滿足不同功能模組的需求，而且通過在片上電路模組附近片上集成本變壓晶片，生成所需要的電源電壓，可以降低由於大電流在晶片內部金屬線上的電能損失，這是先前完全依靠片外提供所需要的多組電源電壓技術所無法實現的。

在本發明一個實施例中，該晶片還包括：隔離層，其中，至少一個半導體電光轉換單元形成在隔離層一側，且每個半導體電光轉換單元包括電光轉換層，以及至少一個半導體光電轉換單元形成在隔離層另一側，且每個半導體光電轉換單元包括光電轉換層，其中，隔離層對電光轉換層發出的工作光線透明，工作光線以透射方式傳播。

在本發明一個實施例中，該晶片還包括：隔離層，隔離層中具有反光結構，其中，至少一個半導體電光轉換單元與至少一個半導體光電轉換單元形成在隔離層的同一側且呈間隔排布，其中，每個半導體電光轉換單元包括電光轉換層，每個光電轉換單元包括光電轉換層，隔離層對電光轉換層發出的工作光線透明，反光結構用於將工作光線從電光轉換層反射到光電轉換層上。

在本發明一個實施例中，半導體電光轉換單元、隔離層和半導體光電轉換單元的材料具有相近似的折射係數。

在本發明一個實施例中，半導體電光轉換單元、隔離層和半導體光電轉換單元的材料的折射係數遞增。

在本發明一個實施例中，半導體電光轉換單元、隔離層和半導體光電轉換單元中的至少一個具有粗糙化表面、圖形化表面或光子晶體結構。

在本發明一個實施例中，隔離層材料為固態透明絕緣或半絕緣的Al₂O₃、Y₂O₃、Gd₂O₃、AlN、SiO₂、MgO、CaO、Si₃N₄、BN、金剛石、LiAlO₂、LiGaO₂、GaAs、SiC、TiO₂、ZrO₂、SrTiO₃、Ga₂O₃、ZnS、ZnSe、CdTe、SiC、MgAl₂O₄、LiNbO₃、LiTaO₃、Y₃AI₅O₁₂、KNbO₃、LiF、MgF₂、BaF₂、GaF₂、LaF₃、BeO、GaP、GaN以及稀土氧化物中的一種及其組合。優選的，可以採用IC積體電路工藝中常用的SiO₂，Si₃N₄。

在本發明一個實施例中，電光轉換層的材料為AlGaInP、GaN、InGaN、AlGaInN、ZnO、AlGaInAs、GaAS、InGaAs、InGaAsP、AlGaAs或InGaAsNSb中的一種及其組合。

在本發明一個實施例中，光電轉換層的材料為Si、Ge、SiGe、AlGaInP、InGaAs、InGaN、AlGaInN、InGaAsP、GaAs、GaSb、InGaP、InGaAs、InGaAsP、AlGaAs、AlGaP、InAlP、AlGaAsSb或InGaAsNSb中的一種及其組合。

在本發明一個實施例中，位於工作光線傳輸路徑上的電極層的材料為透明導電材料GaAs、GaN、AlGaInP、AlGaInN、AlGaInAs、ITO(銦錫氧化物)、SnO₂、ZnO或石墨烯中的一種及其組合。

在本發明一個實施例中，半導體電光轉換單元之間、半導體光電轉換單元之間，或者半導體電光轉換單元與半導體光電轉換單元之間，填充有透明絕緣介質且透明絕緣介質頂部覆蓋反光層；或者，半導體 電光轉換單元之間、半導體光電轉換單元之間，或者半導體電光轉換單元與半導體光電轉換單元之間，填充有反光絕緣介質。

在本發明一個實施例中，該晶片還包括：陷光結構，陷光結構用於將工作光線限制在半導體直流變壓結構的內部，減少光損失帶來的能量損耗。

在本發明一個實施例中，該晶片還包括：一個或多個電源管腳，電源管腳與外部電源相連；片內電源分佈網路，片內電源分佈網路與電源管腳和至少一個半導體直流變壓結構相連；以及電路功能模組，每個電路功能模組與至少一個半導體直流變壓結構相連，其中，半導體直流變壓結構的輸入端與片內電源分佈網路相連，輸出端與晶片上需要供電的電路功能模組相連。

在本發明一個實施例中，該晶片還包括：至少一個控制模組，控制模組與至少一個半導體直流變壓結構，相連並所述半導體直流變壓結構其進行控制。

在本發明一個實施例中，該晶片為片上全集成，襯底的材料為Si、SiGe、GaAs、InP、SiC、Al₂O₃或柔性材料。

在本發明一個實施例中，該晶片包括多個半導體直流變壓結構，其中多個半導體直流變壓結構共用一個半導體電光轉換單元。

本發明附加的方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發明的實踐瞭解到。

10‧‧‧半導體直流變壓結構

20‧‧‧襯底

30‧‧‧電源管腳

40‧‧‧片內電源分佈網路

50‧‧‧電路功能模組

110、120‧‧‧轉換單元

130‧‧‧隔離層

131‧‧‧反光結構

LI、LO‧‧‧引線

本發明上述的和/或附加的方面和優點從下面結合附圖對實 施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：第1圖為根據本發明一個實施例的晶片的結構示意圖；第2圖為根據本發明晶片中的半導體直流變壓結構的工作原理圖；第3圖為根據本發明一個實施例的晶片的結構示意圖；第4圖為根據本發明一個實施例的晶片的半導體直流變壓結構的結構示意圖；第5圖為根據本發明一個實施例的晶片的半導體直流變壓結構的結構示意圖；以及第6圖為根據本發明一個實施例的晶片的結構示意圖。

下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用於解釋本發明，而不能解釋為對本發明的限制。

下文的公開提供了許多不同的實施例或例子用來實現本發明的不同結構。為了簡化本發明的公開，下文中對特定例子的部件和設置進行描述。當然，它們僅僅為示例，並且目的不在於限制本發明。此外，本發明可以在不同例子中重複參考數位和/或字母。這種重複是為了簡化和清楚的目的，其本身不指示所討論各種實施例和/或設置之間的關係。此外，本發明提供了的各種特定的工藝和材料的例子，但是本領域普通技術人員可以意識到其他工藝的可應用於性和/或其他材料的使用。另外，以下描述的第一特徵在第二特徵之“上”的結構可以包括第一和第二特徵形成為直 接接觸的實施例，也可以包括另外的特徵形成在第一和第二特徵之間的實施例，這樣第一和第二特徵可能不是直接接觸。

本發明提供一種具有半導體直流變壓結構的晶片，如第1圖所示，該晶片包括：襯底20；形成在襯底20之上的至少一個半導體直流變壓結構10。該半導體直流變壓結構10進一步包括：至少一個半導體電光轉換單元110，用於將輸入電能轉換為光能；和至少一個半導體光電轉換單元120，用於將光能轉換為輸出電能。其中，半導體光電轉換單元120的數目與半導體電光轉換單元110的數目成一定比例以實現直流變壓，且半導體電光轉換單元110與半導體光電轉換單元120的工作光線的波段相匹配。需要說明的是，第1圖中雖然示出了固定數目的半導體直流變壓結構10、半導體電光轉換單元110和半導體光電轉換單元120，但在實際情況中可以為任意數目。

在本發明的晶片中的半導體直流變壓結構10工作原理如第2圖所示：輸入端引線LI與半導體電光轉換單元110相連，輸出端引線LO與半導體光電轉換單元120相連。其中，半導體電光轉換單元110包括m個直流工作電壓為V1的發光二極體(LED)、諧振發光二極體(RC_LED)或鐳射二極體(LD)，半導體光電轉換單元120包括n個光生電壓為V2的光電池。其中，半導體電光轉換單元110發出的光線要與半導體光電轉換單元120發出的光電轉換效率最優化的光線的波段相同，即二者的工作光線需要相匹配，以使裝置的電光-光電能量轉換效率較高，變壓過程中的能損較少。工作狀態下，半導體電光轉換單元110因兩端加上電壓而發光，光子傳輸至半導體光電轉換單元120，以在半導體光電轉換單元120中激發產生不同的載流子並 通過內建電場分離，形成光生電壓和光生電流，從而利用光波實現能量傳輸。在該能量傳輸過程中，則輸入電壓/輸出電壓=(m*V1)/(n*V2)。

根據本發明實施例的晶片，通過在半導體直流變壓結構中，在輸入端設置半導體電光轉換單元將直流電轉換為光進行傳輸，在輸出端設置半導體光電轉換單元以將光轉化為直流電輸出，在輸入端和輸出端分別採用不同數量的半導體電光轉換單元和半導體光電轉換單元串聯，利用半導體電光轉換單元和半導體光電轉換單元的工作電壓差異和個數比例實現直流電壓的變壓，然後通過電源管腳與負載電路相連。該晶片具有直流變壓功能，具有無電磁輻射，無線圈結構，安全可靠，體積小，壽命長，重量輕，安裝維護方便等優點，各個輸出模組互相獨立隔離不受影響，並且本發明的晶片可以全片集成，這是先前技術無法實現的。

第3圖為根據本發明實施例的具有半導體直流變壓結構的晶片的示意圖。

如第3圖所示，該晶片具有四個半導體直流變壓結構10，分別可將12V的直流輸入電壓轉化為5V、1.8V、50V和3.3V的輸出電壓，其中12V為常見直流輸入電壓，5V和3.3V為常見類比輸出電壓，1.8V為常見數位輸出電壓，50V為常見MEMS輸出電壓。該晶片可以實現提供一種輸入電壓，輸出多種不同輸出電壓驅動不同直流電壓功能模組的目的。

在本發明的一個實施例中，該晶片的半導體直流變壓結構10中還進一步包括隔離層130，用於對半導體電光轉換單元110和半導體光電轉換單元120進行電氣隔離。根據隔離層130的具體位置的不同，有第4圖和第5圖兩種情況，其中第4圖和第5圖中的箭頭表示工作光線的傳導方向。

如第4圖所示，晶片中的半導體直流變壓結構10為雙面結構，隔離層130位於其中間。至少一個半導體電光轉換單元110形成在隔離層130的一側，且每個半導體電光轉換單元110包括電光轉換層，以及至少一個半導體光電轉換單元120形成在隔離層130的另一側，且每個半導體光電轉換單元120包括光電轉換層，其中，隔離層130對電光轉換層發出的工作光線透明，工作光線以透射方式傳播。

如第5圖所示，晶片中的半導體直流變壓結構10為單面結構，隔離層130位於其底部或頂部。隔離層130中具有反光結構131。至少一個半導體電光轉換單元110與至少一個半導體光電轉換單元120形成在隔離層130的同一側且呈間隔排布，其中，每個半導體電光轉換單元110包括電光轉換層，每個光電轉換單元120包括光電轉換層，隔離層130對電光轉換層發出的工作光線透明，反光結構131用於將工作光線從電光轉換層反射到光電轉換層上。

此外，為了獲得良好的光電能量轉換效率，應當避免工作光線在傳播時在各層介面處發生全反射現象。由於當且僅當光線從折射係數較大的材料進入折射係數較小的材料時發生全反射，故只須沿著光的傳播方向上各層折射係數適當匹配即可避免全反射的發生。故為了減少工作光線在介面之間的全反射，要求沿著工作光線傳輸路徑的各層結構的材料的折射係數滿足匹配條件。具體地，在本發明一個實施例中，半導體電光轉換單元110、隔離層130和半導體光電轉換單元120具有相近似的折射係數。在本發明另一個實施例中，半導體電光轉換單元110、隔離層130和半導體光電轉換單元120的材料折射係數遞增。在本發明一個實施例中，半導體電 光轉換單元110、隔離層130和半導體光電轉換單元120中的至少一個具有粗糙化表面、圖形化表面或光子晶體結構。以上措施均能減少光在介面的全反射，有利於工作光線的傳導，從而有利於能量的轉換。

在本發明的上述實施例中，隔離層130材料可為固態透明絕緣或半絕緣的Al₂O₃、Y₂O₃、Gd₂O₃、AlN、SiO₂、MgO、CaO、Si₃N₄、BN、金剛石、LiAlO₂、LiGaO₂、GaAs、SiC、TiO₂、ZrO₂、SrTiO₃、Ga₂O₃、ZnS、ZnSe、CdTe、SiC、MgAl₂O₄、LiNbO₃、LiTaO₃、Y₃AI₅O₁₂、KNbO₃、LiF、MgF₂、BaF₂、GaF₂、LaF₃、BeO、GaP、GaN以及稀土氧化物中的一種及其組合。

在本發明的上述實施例中，半導體電光轉換單元110中的電光轉換層材料可為AlGaInP、GaN、InGaN、AlGaInN、ZnO、AlGaInAs、GaAS、InGaAs、InGaAsP、AlGaAs或InGaAsNSb中的一種及其組合。

在本發明的上述實施例中，半導體光電轉換單元120中的光電轉換層的材料可為Si、Ge、SiGe、AlGaInP、InGaAs、InGaN、AlGaInN、InGaAsP、GaAs、GaSb、InGaP、InGaAs、InGaAsP、AlGaAs、AlGaP、InAlP、AlGaAsSb或InGaAsNSb中的一種及其組合。

在本發明的上述實施例中，位於工作光線傳輸路徑上的電極層的材料可為透明導電材料GaAs、GaN、AlGaInP、AlGaInN、AlGaInAs、ITO、SnO₂、ZnO或石墨烯中的一種及其組合。

在本發明的優選實施例中，在單元與單元之間填充的介質也具有限光作用。具體地，在具有如第4圖所示的雙面結構半導體直流變壓結構10的晶片中，多個半導體電光轉換單元110之間和多個半導體光電轉換 單元120之間，可以填充有透明絕緣介質且透明絕緣介質頂部覆蓋反光層，或者填充有反光絕緣介質；或者，在具有如第5圖所示的單面結構半導體直流變壓結構10的晶片中，半導體電光轉換單元110和半導體光電轉換單元120之間，可以填充有透明絕緣介質且透明絕緣介質頂部覆蓋反光層，或者填充有反光絕緣介質。

在本發明一個優選實施例中，該晶片還包括：陷光結構140，陷光結構140用於將工作光線限制在半導體直流變壓結構的內部，減少光損失帶來的能量損耗。限光結構的設置方法靈活多樣，例如，當半導體直流變壓結構10為雙面結構時，限光結構140可以採取在半導體電光轉換單元110和半導體光電轉換單元120的不相鄰近的兩個面上設置全方位反射鏡(ODR)或者分散式布拉格反射鏡(DBR)反射光線，以使工作光線無法射出。又例如，當半導體直流變壓結構10為單面結構時，限光結構140可以採取在半導體電光轉換單元110和半導體光電轉換單元120的不接觸隔離層130的面上設置全方位反射鏡(ODR)或者分散式布拉格反射鏡(DBR)反射光線，以使工作光線無法射出。其中，布拉格反射鏡可由稀土氧化物(REO)材料構成，REO材料對工作光線透明，絕緣特性好，耐高壓防擊穿。

在本發明一個實施例中，如第6圖所示，該晶片還包括：一個或多個電源管腳30、片內電源分佈網路40以及電路功能模組50。其中，電源管腳30與外部電源相連；片內電源分佈網路40連接電源管腳30和至少一個半導體直流變壓結構10的輸入端，從而實現半導體直流變壓結構10的輸入端接入外部電源；半導體直流變壓結構10的輸出端則與需要供電的電 路功能模組50相連，為其提供工作所需的電能。其中，電路功能模組50是指集成在同一晶片上的數位邏輯電路、類比電路、RF電路、flash電路、MEMS裝置等需要不同電壓的模組。比如flash晶片上就需要多組不同的供電電壓，從1.2V-20V都有，尤其是其寫入編程電壓，往往需要10-20V。

在本發明一個實施例中，該晶片還包括：至少一個控制模組60，控制模組60與至少一個半導體直流變壓結構10相連，並對其進行控制。具體地，控制模組60可對半導體直流變壓結構10的輸入輸出端的電流電壓進行採樣和控制，以實現電壓調節、穩壓、電源效率優化、電源節能關斷等目標。

在本發明一個實施例中，該晶片為片上全集成工藝製成，襯底20的材料為Si、SiGe、GaAs、InP、SiC、Al₂O₃或柔性材料。其中，當襯底20為柔性材料例如塑膠薄膜時，半導體電光轉換單元110可採用有機發光二極體(OLED)或量子點發光二極體，而半導體光電轉換單元120可採用有機光電池或量子點光電池。

在本發明一個實施例中，該晶片包括多個半導體直流變壓結構10，其中多個半導體直流變壓結構10共用一個半導體電光轉換單元110。例如，可以用一個大面積的發光二極體來充當多個半導體直流變壓結構中的半導體電光轉換單元110，該實施例的晶片結構更加簡潔可靠。

本發明還有其他一些變形的實施方案，例如利用三維晶片堆疊或鍵合技術把實現電源直流變壓的晶片和實現存儲，運算和MEMS傳感等功能的晶片集成在一起形成一個完整的系統，或者是通過系統級封裝把實現直流變壓的晶片和其他功能模組封裝在一起形成一個系統。

儘管已經示出和描述了本發明的實施例，對於本領域的普通技術人員而言，可以理解在不脫離本發明的原理和精神的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發明的範圍由所附申請專利範圍及其等同限定。

10‧‧‧半導體直流變壓結構

20‧‧‧襯底

30‧‧‧電源管腳

40‧‧‧片內電源分佈網路

50‧‧‧電路功能模組

Claims (16)

1. 一種具有半導體直流變壓結構的晶片，其特徵在於，包括：襯底；形成在所述襯底之上的至少一個半導體直流變壓結構，包括：電壓輸入；電壓輸出；至少一個半導體電光轉換單元，用於將所述電壓輸入上所接收的輸入電能轉換為光能；和至少一個半導體光電轉換單元位於所述襯底上，用於接收來自所述至少一個半導體電光轉換單元的所述光能以及將所述接收的光能轉換為在所述電壓輸出上的輸出電能，其中，所述半導體電光轉換單元與所述半導體光電轉換單元的工作光線頻譜相匹配；以及負載電路，連接至所述電壓輸出並由其供電。
2. 請專利範圍第1項所述的晶片，其特徵在於，還包括：隔離層，其中，所述至少一個半導體電光轉換單元形成在所述隔離層一側，且每個所述半導體電光轉換單元包括電光轉換層，以及所述至少一個半導體光電轉換單元形成在所述隔離層另一側，且每個所述半導體光電轉換單元包括光電轉換層，其中，所述隔離層對所述電光轉換層發出的工作光線透明，所述工作光線以透射方式傳播。
3. 如申請專利範圍第1項所述的晶片，其特徵在於，還包括：隔離層，所述隔離層中具有反光結構， 其中，所述至少一個半導體電光轉換單元與所述至少一個半導體光電轉換單元形成在所述隔離層的同一側且呈間隔排布，其中，每個所述半導體電光轉換單元包括電光轉換層，每個所述光電轉換單元包括光電轉換層，所述隔離層對所述電光轉換層發出的工作光線透明，所述反光結構用於將所述工作光線從所述電光轉換層反射到所述光電轉換層上。
4. 如申請專利範圍第2項或第3項所述的晶片，其特徵在於，所述半導體電光轉換單元、所述隔離層和所述半導體光電轉換單元的材料具有相近似的折射係數。
5. 如申請專利範圍第2項或第3項所述的晶片，其特徵在於，所述半導體電光轉換單元、所述隔離層和所述半導體光電轉換單元的材料的折射係數遞增。
6. 如申請專利範圍第2項或第3項所述的晶片，其特徵在於，所述半導體電光轉換單元、所述隔離層和所述半導體光電轉換單元中的至少一個具有粗糙化表面、圖形化表面或光子晶體結構。
7. 如申請專利範圍第2項或第3項所述的晶片，其特徵在於，所述隔離層材料為固態透明絕緣或半絕緣的Al₂O₃、Y₂O₃、Gd₂O₃、AlN、SiO₂、MgO、CaO、Si₃N₄、BN、金剛石、LiAlO₂、LiGaO₂、GaAs、SiC、TiO₂、ZrO₂、SrTiO₃、Ga₂O₃、ZnS、ZnSe、CdTe、SiC、MgAl₂O₄、LiNbO₃、LiTaO₃、Y₃AI₅O₁₂、KNbO₃、LiF、MgF₂、BaF₂、GaF ₂ 、LaF ₃ 、BeO、GaP、GaN及稀土氧化物中的至少其中一種。
8. 如申請專利範圍第7項所述的晶片，其特徵在於，所述電光轉換層的材料為AlGaInP、GaN、InGaN、AlGaInN、ZnO、AlGaInAs、GaAS、InGaAs、InGaAsP、AlGaAs及InGaAsNSb中的至少其中一種。
9. 如申請專利範圍第8項所述的晶片，其特徵在於，所述光電轉換層的材料為Si、Ge、SiGe、AlGaInP、InGaAs、InGaN、AlGaInN、InGaAsP、GaAs、GaSb、InGaP、InGaAs、InGaAsP、AlGaAs、AlGaP、InAlP、AlGaAsSb及InGaAsNSb中的至少其中一種。
10. 如申請專利範圍第9項所述的晶片，其特徵在於，位於所述工作光線傳輸路徑上的電極層的材料為透明導電材料GaAs、GaN、AlGaInP、AlGaInN、AlGaInAs、ITO、SnO₂、ZnO及石墨烯中的至少其中一種。
11. 如申請專利範圍第10項所述的晶片，其特徵在於，所述半導體電光轉換單元之間、所述半導體光電轉換單元之間，或者所述半導體電光轉換單元與所述半導體光電轉換單元之間，填充有透明絕緣介質且所述透明絕緣介質頂部覆蓋反光層；或者，所述半導體電光轉換單元之間、所述半導體光電轉換單元之間，或者所述半導體電光轉換單元與所述半導體光電轉換單元之間，填充有反光絕緣介質。
12. 如申請專利範圍第11項所述的晶片，其特徵在於，還包括：陷光結構，所述陷光結構用於將所述工作光線限制在所述半導體直流變壓結構的內部，減少光損失帶來的能量損耗。
13. 如申請專利範圍第12項所述的晶片，其特徵在於，還包括：一個或多個電源管腳，所述電源管腳與外部電源相連； 片內電源分佈網路，所述片內電源分佈網路與所述電源管腳和所述至少一個半導體直流變壓結構相連；以及電路功能模組，每個所述電路功能模組與至少一個半導體直流變壓結構相連，其中，所述半導體直流變壓結構的輸入端與所述片內電源分佈網路相連，輸出端與所述晶片上需要供電的所述電路功能模組相連。
14. 如申請專利範圍第13項所述的晶片，其特徵在於，還包括：至少一個調節控制模組，所述調節控制模組與所述至少一個半導體直流變壓結構相連，用於根據所述半導體直流變壓結構的輸出電壓對所述半導體直流變壓結構進行調壓控制。
15. 如申請專利範圍第14項所述的晶片，其特徵在於，所述晶片為片上全集成，所述襯底的材料為Si、SiGe、GaAs、InP、SiC、Al₂O₃或柔性材料。
16. 如申請專利範圍第15項所述的晶片，其特徵在於，所述晶片包括多個所述半導體直流變壓結構，其中所述多個所述半導體直流變壓結構共用一個所述半導體電光轉換單元。