Interkonekt optyczny
W układach scalonych łącza optyczne odnoszą się do dowolnego systemu przesyłania sygnałów z jednej części układu scalonego do drugiej za pomocą światła. Interkonekty optyczne były przedmiotem badań ze względu na duże opóźnienia i zużycie energii, jakie powodują konwencjonalne interkonekty metalowe podczas przesyłania sygnałów elektrycznych na duże odległości, na przykład w interkonektach sklasyfikowanych jako interkonekty globalne . Międzynarodowa mapa drogowa technologii dla półprzewodników (ITRS) zwróciła uwagę na skalowanie interkonektów jako problem dla przemysłu półprzewodników.
W połączeniach elektrycznych sygnały nieliniowe (np. sygnały cyfrowe) są zwykle przesyłane przewodami miedzianymi, a wszystkie te przewody elektryczne mają rezystancję i pojemność , które poważnie ograniczają czas narastania sygnałów, gdy wymiary przewodów są zmniejszane. Rozwiązania optyczne służą do przesyłania sygnałów na duże odległości w celu zastąpienia połączeń między matrycami w układów scalonych (IC).
Aby prawidłowo sterować sygnałami optycznymi wewnątrz małego pakietu układów scalonych, można zastosować technologię systemu mikroelektromechanicznego (MEMS) do integracji elementów optycznych (tj. falowodów optycznych , światłowodów , soczewek , luster , siłowników optycznych , czujników optycznych itp. części elektroniczne razem skutecznie.
Problemy z obecnym interkonektem w pakiecie
Konwencjonalne fizyczne druty metalowe mają zarówno rezystancję , jak i pojemność , ograniczając czas narastania sygnałów. Bity informacji będą się nakładać na siebie, gdy częstotliwość sygnału zostanie zwiększona do pewnego poziomu.
Korzyści z zastosowania połączenia optycznego
Połączenia optyczne mogą zapewnić korzyści w porównaniu z konwencjonalnymi przewodami metalowymi, które obejmują:
- Bardziej przewidywalny czas
- Zmniejszenie mocy i obszaru dystrybucji zegara
- Niezależność od odległości działania interkonektów optycznych
- Brak zależnego od częstotliwości przesłuchu
- Zalety architektoniczne
- Zmniejszenie strat mocy w interkonektach
- Izolacja napięcia
- Gęstość połączeń
- Zmniejszenie warstw okablowania
- Chipy można było testować w bezkontaktowym optycznym zestawie testowym
- Korzyści z krótkich impulsów optycznych
Wyzwania dla połączeń optycznych
Jednak nadal istnieje wiele wyzwań technicznych związanych z wdrażaniem gęstych połączeń optycznych do krzemowych układów CMOS. Te wyzwania są wymienione poniżej:
- Obwody odbiornika i niskopojemnościowa integracja fotodetektorów
- Ewolucyjne doskonalenie urządzeń optoelektronicznych
- Brak odpowiedniej praktycznej technologii optomechanicznej
- Technologie integracyjne
- Kontrola polaryzacji
- Zależności temperaturowe i zmienność procesu
- Straty i błędy
- Testowalność
- Opakowania