光互連調(diào)研報(bào)告-文庫吧資料
2024-08-15 23:44本頁面
【正文】 貼有45度角的反射鏡。 處理板和光背板耦合：在金屬光具座MOB上的光波導(dǎo)禍合到己經(jīng)安裝在光學(xué)插頭上的MMF（）陣列。這種結(jié)構(gòu)的示意圖如下： 方法三：ETRI光互聯(lián)背板系統(tǒng)[1][[] Keun Byoung Yoon, InKui Cho. Optical Backplane System Using Waveguide Embedded PCBs and Optical Slot. Journal of Lightwave Technology, 2004, 22(9):250~257] 它由兩部分組成，裝有發(fā)射和接收裝置的處理板和置入光波導(dǎo)的光底板。 優(yōu)點(diǎn)：消除了微透鏡陣列帶來的光損耗。這種方法 以德國(guó)的“OptiCon”計(jì)劃，韓國(guó)的KAIST為代表。 利用這種方法制作的EOPCB的光耦合示意圖如下所示[5] 方法二[1][[] Byung Sup Rho, Saekyoung Kang, Han Seo Cho, et al. PCBCompatible Optical Interconnction Using 45176。 優(yōu)點(diǎn)：微透鏡和表面加工工藝(SMT)完全兼容，因此可以大規(guī)模低成本的生產(chǎn)，易于投入商業(yè)應(yīng)用。光波導(dǎo)上面的一個(gè)凹腔中充滿透明波導(dǎo)物質(zhì)，填充波導(dǎo)表面拋光后，就在其上形成微透鏡陣列。PD也是采用線陣，4個(gè)的長(zhǎng)度1000um左右，12個(gè)的長(zhǎng)度3000um左右。VCSEL和PD陣列的尺寸小，集成度高。目前可以訂制VCSEL及相應(yīng)的PD。輸出高穩(wěn)定電壓信號(hào)給用戶,免去客戶在使用雪崩光電探測(cè)器時(shí)的弱信號(hào)處理環(huán)節(jié)。 InGaAs 光電探測(cè)陣列探測(cè)器InGaAs光電探測(cè)器模塊集成了InGaAs器件在脈沖(100ns／10ps)和連續(xù)(CW)備件下工作。有源區(qū)上下是反射器。圖6 德國(guó)板級(jí)芯片光互連模具 第三章 光互連中的激光器與探測(cè)器甚短距離光互連中集成電路主要采用短波長(zhǎng) 850nm 垂直腔面激光射器(vertical cavity surface emittinglaser, VCSEL)陣列傳輸高速率并行數(shù)據(jù)。彎曲光纖陣列德國(guó)的芯片間的光互連技術(shù)主要將發(fā)射器和及其驅(qū)動(dòng)電路集成到玻璃基底上，光直接通過玻璃基底如圖6所示，驅(qū)動(dòng)芯片與PCB板的連接通過在玻璃上穿孔形式，玻璃具有很好的絕緣性和很好的透明性，材料成本相對(duì)也較低，溫度性能很好，光直接通過玻璃入射到光波導(dǎo)的 45176。彎曲光纖陣列，如圖5所示。圖 4 PECST項(xiàng)目的具體分工情況韓國(guó)的板級(jí)芯片光互連中，較大的不同是在耦合部分采用的不是45176。該技術(shù)將芯片間布線駛?cè)搿肮獾母咚俟贰?。圖 3 日立化成工業(yè)株式會(huì)社板級(jí)芯片間光互連模組日本從2010開始，進(jìn)行光電子融合系統(tǒng)基礎(chǔ)技術(shù)開發(fā)，以在 2025 年實(shí)現(xiàn)“片上數(shù)據(jù)中心”為目標(biāo)。圖2 IBM光互連研究發(fā)展過程 日本的日立化成工業(yè)株式會(huì)社在 2008年ECTC發(fā)表的論文中提出他們的研究成果，他們的芯片間光互連的結(jié)構(gòu)如圖 3，其實(shí)在光互連的結(jié)構(gòu)上沒多大的變化，光波導(dǎo)的制作工藝也采用干模熱壓法，不過波導(dǎo)芯層為 50μm50μm，上下包層厚度分別為25μm，波導(dǎo)損耗為 ，波導(dǎo)材料高分子亞克力聚合物（PDMS）， 垂直耦合的光波導(dǎo)的 45176。IBM在解決銅互連瓶頸的方案中，提出了兩種方法[[] Roger Dangel, Jens Hofrichter, Folkert Horst, Daniel Jubin, Antonio La Porta, Norbert Meier, Ibrahim Murat Soganci, Jonas Weiss, and Bert Jan Offrein. Polymer waveguides for electrooptical integration in data centers and highperformance puters. . ]：1. 采用基于使用絕緣硅波導(dǎo)的硅光子COMS技術(shù)2. 使用光學(xué)聚合物波導(dǎo)的光印刷電路板技術(shù) 針對(duì)這兩張方案，IBM對(duì)它們不斷進(jìn)行了研究，尤其是在高分子聚合物波導(dǎo)方面的研究取得了重大成果。在光波導(dǎo)內(nèi)可以進(jìn)行光的波分復(fù)用。圖1 IBM公司板級(jí)光芯片間光互連模組光芯片將激光器陣列和探測(cè)器陣列以及它們的驅(qū)動(dòng)電路整合到一塊芯片里面，這個(gè)主要通過SiC（Si carrier）技術(shù)實(shí)現(xiàn)，光芯片與光波導(dǎo)的耦合通過微透鏡陣列和 45176。在2010年，IBM在ECTC(Electronic Components and Technology Conference)發(fā)表的會(huì)議論文提出每個(gè)光通道1015G/s共24路并行鏈路的雙向高速互連。美國(guó)的IBM公司在EOPCB的研究方面取得了較大成果。EOPCB（光電印刷電路板）主要利用嵌入式的光波導(dǎo)來實(shí)現(xiàn)芯片間的高速光互連，對(duì)于EOPCB的研究，特別受到了美日德韓等國(guó)家的重視。在高頻傳輸時(shí)，傳統(tǒng)的電互連存在很多問題。波導(dǎo)與光源的耦合采用的是透鏡陣列。采用透鏡將光耦合進(jìn)出波導(dǎo)，多模光纖，無芯光纖和球透鏡組成，如下圖：國(guó)防科技大學(xué)設(shè)計(jì)和制作一種光互聯(lián)結(jié)構(gòu)，在發(fā)射端采用1*12VCSEL陣列，接收端采用1*12PD陣列完成了兩塊高速FPGA芯片之間的互聯(lián)，具體的EOPCB板如下圖。華中科技大學(xué)的主要工作涉及系統(tǒng)的光互聯(lián)系統(tǒng)整體的架構(gòu)，系統(tǒng)的整體仿真，實(shí)際的實(shí)驗(yàn)完成了波導(dǎo)的設(shè)計(jì)，制作，還有一部分是研究波導(dǎo)與光源耦合的部分。光互連逐漸代替電互連，已經(jīng)成為高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部各節(jié)點(diǎn)之間高速互連的關(guān)鍵技術(shù)。光互連可具體理解為用光技術(shù)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)以上通信單元的連接，以實(shí)現(xiàn)協(xié)同操作。近幾十年以來，各
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