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芯片光传输突破瓶颈:频宽密度增加10~50倍

2021-04-20 00:20

本文摘要:整合光子与电子元器件的半导体材料微芯片可缓解材料传输速率、推动效率并提升功能损耗,但遭受工艺层面的允许,依然没法广泛运用。自然界(Nature)杂志期刊发刊一篇由加州大学柏克莱校区、科罗拉多高校和麻省理工大学科学研究工作人员公布发布的毕业论文,答复已成功运用目前CMOS规范技术性,制做出有一颗整合光子与电子元器件的单芯片。

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整合光子与电子元器件的半导体材料微芯片可缓解材料传输速率、推动效率并提升功能损耗,但遭受工艺层面的允许,依然没法广泛运用。自然界(Nature)杂志期刊发刊一篇由加州大学柏克莱校区、科罗拉多高校和麻省理工大学科学研究工作人员公布发布的毕业论文,答复已成功运用目前CMOS规范技术性,制做出有一颗整合光子与电子元器件的单芯片。

  据HPCWire网址报道,这颗整合7,000万只电晶体和850个光子元器件的芯片,应用商业化的的45纳米技术SOICMOS工艺制做,与目前的设计方案和电子设计专用工具皆兼容,因而能够很多生产制造。芯片內建的光学信号发射器和信号接收器可让微控制器和內存以光子必需和外置元器件通讯,不需要附加的芯片或设备管理方法光电器件。

  光子通讯的优点取决于,可运用內建的光源波导或外接光纤另外传送以各有不同灯色数据加密的材料流,并用以光波长接近1微米(micron)的红外感应传送密度高的的光通讯wpe封包,大幅降低频宽。这颗新的芯片每立方毫米的频宽相对密度约300Gbps,是现阶段目前市面上电子器件微控制器的10~50倍。  依据毕业论文上述,工艺包含做为电晶体和电子光学波导关键的晶矽层(crystalline-siliconlayer)及其作为分隔晶矽层与矽支撑点圆晶(silicon-handlewafer)的厚挖到金属氧化物层(buried-oxidelayer)。

  因为厚挖到金属氧化物层的薄厚超过200纳米技术,不容易导致较高的波导耗损,为了更好地操控光漏,科学研究工作人员除去芯片上的部分基钢板,并寻找CPU作用未遭受危害。  除此之外,科学研究工作人员打造矽锗光侦测器,并随意选择1,180纳米技术光波长做为光纤线地下隧道,得到 4.3dB/cm的光散播耗损。

这一光电信号发射器由光电调变器(electro-opticmodulator)和电子器件驱动器组成,徵变器为直徑十米、与波导藕合的矽小型的环共振器。  intel杰出研究者SadasivanShankar强调,此项科学研究替现阶段应对短板的电晶体技术性有功新的里程碑式,用以光电器件进行芯片到內存的传送将可降低功耗并降低时脉。下一步的科学研究将以展览多光波长通讯、提升 光子元器件及其产品研发新的系统应用于占多数。

  半导体技术的磨炼让芯片可执行更为多计算,但却没法降低芯片间通讯的频宽。现阶段芯片传送所耗费的输出功率已高达芯片功能损耗开支的20%,此项新技术应用不但在功耗的状况下提升 一个量级的芯片通讯频宽,将来也有很有可能协助超出上百万兆级别(Exascale)的计算。


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