Оптическое соединение - Optical interconnect

Эта статья посвящена оптическим межсоединениям в интегральных схемах. Для использования в других целях см. Волоконно-оптическая связь и Оптоволоконный кабель.

В интегральные схемы, оптические межсоединения относится к любой системе передачи сигналов от одной части интегральной схемы к другой с использованием света. Оптические межкомпонентные соединения были предметом изучения из-за высокой задержки и энергопотребления обычных металлических соединяет при передаче электрических сигналов на большие расстояния, например, в межсоединениях, классифицируемых как глобальные межсоединения. В Международная технологическая дорожная карта для полупроводников (ITRS) выделила масштабирование межсоединений как проблему для полупроводниковой промышленности.

В электрических межсоединениях нелинейная сигналы (например, цифровые сигналы) обычно передаются по медным проводам, и все эти электрические провода имеют сопротивление и емкость что сильно ограничивает время нарастания сигналов при уменьшении размеров проводов. Оптическое решение используется для передачи сигналов на большие расстояния, чтобы заменить соединение между кристаллами внутри Интегральная схема (IC) пакет.

Чтобы правильно управлять оптическими сигналами внутри небольшого корпуса ИС, микроэлектромеханическая система (MEMS) технология может использоваться для интеграции оптических компонентов (т. Е. оптические волноводы, оптические волокна, линза, зеркала, оптический приводы, оптический датчики и т. д.) и электронные компоненты вместе.

Проблемы текущего интерконнекта в пакете

Обычные физические металлические провода обладают как сопротивление и емкость, ограничивая время нарастания сигналов. Биты информации будут перекрываться друг с другом, когда частота сигнала увеличивается до определенного уровня.[1]

Преимущества использования оптических соединений

Оптические межсоединения могут иметь преимущества по сравнению с обычными металлическими проводами, которые включают:[1]

  1. Более предсказуемое время
  2. Уменьшение мощности и площади для распределения часов
  3. Независимость от расстояния характеристик оптических межсоединений
  4. Нет частотно-зависимых перекрестных помех
  5. Архитектурные преимущества
  6. Сокращение мощность рассеивание в межсоединениях
  7. Изоляция напряжения
  8. Плотность межсоединений
  9. Уменьшение слоев разводки
  10. Чипы могут быть протестированы в бесконтактном оптическом испытательном комплекте
  11. Преимущества коротких оптических импульсов

Проблемы оптического межсоединения

Тем не менее, существует еще много технических проблем при реализации плотных оптических межсоединений с кремниевыми КМОП-микросхемами. Эти проблемы перечислены ниже: [2]

  1. Цепи приемника и интеграция малой емкости фотоприемники
  2. Эволюционное совершенствование оптоэлектронных устройств
  3. Отсутствие соответствующей практической оптомеханической техники
  4. Технологии интеграции
  5. Контроль поляризации
  6. Температурные зависимости и изменение процесса
  7. Убытки и ошибки
  8. Тестируемость
  9. Упаковка

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б Дэвид А. Б. Миллер, «Обоснование и проблемы для оптических соединений с электронными микросхемами», Proceedings of the IEEE, Vol. 88, No. 6, июнь 2000 г.
  2. ^ Р.К. Докания и А. Апсель, "Анализ проблем для встроенных оптических межсоединений", ACM Proceedings of the Great Lakes Symposium on VLSI, 10-12 мая 2009 г., Бостон