Optické propojení - Optical interconnect

v integrované obvody, optická propojení se týká jakéhokoli systému přenosu signálů z jedné části integrovaného obvodu do druhé pomocí světla. Optická propojení jsou předmětem studia vzhledem k vysoké latenci a spotřebě energie, které konvenční kov způsobuje propojuje při přenosu elektrických signálů na velké vzdálenosti, například v propojeních klasifikovaných jako globální propojení. The Mezinárodní technologický plán pro polovodiče (ITRS) vyzdvihla škálování propojení jako problém polovodičového průmyslu.

V elektrických propojeních, nelineární signály (např. digitální signály) jsou přenášeny měděnými dráty konvenčně a všechny tyto elektrické dráty mají odpor a kapacita což výrazně omezuje dobu náběhu signálů při zmenšení rozměru vodičů. Optické řešení se používá k přenosu signálů na velké vzdálenosti, aby nahradilo propojení mezi matricemi uvnitř integrovaný obvod (IC) balíček.

Aby bylo možné správně řídit optické signály uvnitř malého IC balíčku, mikroelektromechanický systém (MEMS) lze použít k integraci optických komponent (tj. optické vlnovody, optická vlákna, objektiv, zrcadla, optické pohony, optické senzory a elektronické součástky společně efektivně.

Problémy současného propojení v balíčku

Konvenční fyzické kovové dráty mají obojí odpor a kapacita, což omezuje dobu náběhu signálů. Když se frekvence signálu zvýší na určitou úroveň, bitové informace se navzájem překrývají.^[1]

Výhody používání optického propojení

Optická propojení mohou poskytovat výhody oproti běžným kovovým drátům, které zahrnují:^[1]

Předvídatelnější načasování
Snížení výkonu a plochy pro distribuci hodin
Nezávislost výkonu optických propojení na dálku
Žádný Cross-talk závislý na frekvenci
Architektonické výhody
Snižování Napájení rozptyl v propojení
Izolace napětí
Hustota propojení
Redukce elektroinstalačních vrstev
Čipy lze testovat v bezkontaktní optické testovací sadě
Výhody krátkých optických pulsů

Výzvy pro optické propojení

Při implementaci hustých optických propojení na křemíkové čipy CMOS však stále existuje mnoho technických výzev. Tyto výzvy jsou uvedeny níže: ^[2]

Obvody přijímače a nízkokapacitní integrace fotodetektory
Evoluční vylepšení optoelektronických zařízení
Absence vhodné praktické optomechanické technologie
Integrační technologie
Řízení polarizace
Teplotní závislosti a procesní variace
Ztráty a chyby
Testovatelnost
Obal

Viz také

Reference

^ ^A ^b David A. B. Miller, „Rationale and Challenges for Optical Interconnects to Electronic Chips“, Proceedings of the IEEE, Vol. 88, č. 6, červen 2000
^ R.K. Dokania a A.B. Apsel, „Analýza výzev pro optická propojení na čipu“, ACM Proceedings of Great Lakes Symposium on VLSI, 10. – 12. Května 2009, Boston

[auto-1] A ^b David A. B. Miller, „Rationale and Challenges for Optical Interconnects to Electronic Chips“, Proceedings of the IEEE, Vol. 88, č. 6, červen 2000

[2] R.K. Dokania a A.B. Apsel, „Analýza výzev pro optická propojení na čipu“, ACM Proceedings of Great Lakes Symposium on VLSI, 10. – 12. Května 2009, Boston

[1]

[2]