Оптическое соединение

В интегральных схемах оптические межсоединения относятся к любой системе передачи сигналов от одной части интегральной схемы к другой с помощью света. Оптические межсоединения были предметом исследования из-за высокой задержки и энергопотребления, возникающих у обычных металлических межсоединений при передаче электрических сигналов на большие расстояния, например, в межсоединениях, классифицируемых как глобальные межсоединения . В Международной технологической дорожной карте для полупроводников (ITRS) масштабирование межсоединений выделено как проблема для полупроводниковой промышленности.

В электрических межсоединениях нелинейные сигналы (например, цифровые сигналы) обычно передаются по медным проводам, и все эти электрические провода имеют сопротивление и емкость , которые серьезно ограничивают время нарастания сигналов при уменьшении размеров проводов. Оптическое решение используется для передачи сигналов на большие расстояния для замены соединения между кристаллами внутри корпуса интегральной схемы (ИС).

Чтобы правильно управлять оптическими сигналами внутри небольшого корпуса ИС, микроэлектромеханических систем можно использовать технологию (MEMS) для интеграции оптических компонентов (т. е. оптических волноводов , оптических волокон , линз , зеркал , оптических приводов , оптических датчиков и т. д.) и электронные части вместе эффективно.

Проблемы текущего интерконнекта в пакете

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

Преимущества использования оптического соединения

Оптические соединения могут обеспечить преимущества по сравнению с обычными металлическими проводами, которые включают в себя: ^[1]

Более предсказуемое время
Уменьшение мощности и площади для распределения часов
Независимость производительности оптических межсоединений от расстояния
Отсутствие частотно-зависимых перекрестных помех
Архитектурные преимущества
Снижение рассеиваемой мощности в межсоединениях
Изоляция напряжения
Плотность межсоединений
Уменьшение количества слоев проводки
Чипы могут быть протестированы на бесконтактном оптическом испытательном стенде.
Преимущества коротких оптических импульсов

Проблемы оптического межсоединения

Однако по-прежнему существует множество технических проблем при реализации плотных оптических соединений с кремниевыми КМОП-чипами. Эти проблемы перечислены ниже: ^[2]

Схемы приемников и малоемкостная интеграция фотоприемников
Эволюционное совершенствование оптоэлектронных устройств
Отсутствие соответствующей практической оптико-механической технологии.
Интеграционные технологии
Контроль поляризации
Температурные зависимости и изменение процесса
Потери и ошибки
Тестируемость
Упаковка

См. также

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б Дэвид А.Б. Миллер, «Обоснование и проблемы оптического соединения с электронными чипами», Proceedings of the IEEE, Vol. 88, № 6, июнь 2000 г.
^ Р. К. Докания и А. Б. Апсель , «Анализ проблем внутрикристальных оптических межсоединений», Материалы ACM симпозиума Великих озер по СБИС, 10–12 мая 2009 г., Бостон

[auto-1] Jump up to: ^а ^б Дэвид А.Б. Миллер, «Обоснование и проблемы оптического соединения с электронными чипами», Proceedings of the IEEE, Vol. 88, № 6, июнь 2000 г.

[2] Р. К. Докания и А. Б. Апсель , «Анализ проблем внутрикристальных оптических межсоединений», Материалы ACM симпозиума Великих озер по СБИС, 10–12 мая 2009 г., Бостон

[1]

[2]