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芯片光传输突破瓶颈频宽密度增加10~50倍

发布日期:2022-06-19 23:40

本文摘要:统合光子与电子元件的半导体微芯片可减缓资料传输速度、促进效能并增加功耗,但受到制程方面的容许,仍然无法广泛应用。大自然(Nature)杂志刊出一篇由美国加州大学柏克莱分校、科罗拉多大学和麻省理工学院研究人员公开发表的论文,回应已顺利利用现有CMOS标准技术,制作出有一颗统合光子与电子元件的单芯片。 据HPCWire网站报导,这颗统合7,000万个电晶体和850个光子元件的芯片,使用商业化的45纳米SOICMOS制程制作,与现有的设计和电子设计工具皆兼容,因此可以大量生产。

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统合光子与电子元件的半导体微芯片可减缓资料传输速度、促进效能并增加功耗,但受到制程方面的容许,仍然无法广泛应用。大自然(Nature)杂志刊出一篇由美国加州大学柏克莱分校、科罗拉多大学和麻省理工学院研究人员公开发表的论文,回应已顺利利用现有CMOS标准技术,制作出有一颗统合光子与电子元件的单芯片。  据HPCWire网站报导,这颗统合7,000万个电晶体和850个光子元件的芯片,使用商业化的45纳米SOICMOS制程制作,与现有的设计和电子设计工具皆兼容,因此可以大量生产。

芯片内建的光电发射器和接收器可让微处理器和记忆体以光子必要和外接元件通讯,不须要额外的芯片或装置管理光学元件。  光子通讯的优势在于,可利用内建的光线波导或外接光纤同时传输以有所不同光色加密的资料流,并用于波长将近1微米(micron)的红外线传输高密度的光通讯封包,大幅度减少频宽。

这颗新的芯片每平方毫米的频宽密度约300Gbps,是目前市面上电子微处理器的10~50倍。  根据论文所述,制程包括作为电晶体和光学波导核心的晶矽层(crystalline-siliconlayer)以及用作隔开晶矽层与矽支撑晶圆(silicon-handlewafer)的厚挖出氧化物层(buried-oxidelayer)。

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  由于厚挖出氧化物层的厚度大于200纳米,不易造成较高的波导损耗,为了掌控光漏,研究人员去除芯片上的部份基板,并找到处理器功能未受到影响。  此外,研究人员打造出矽锗光侦测器,并自由选择1,180纳米波长作为光纤地下通道,获得4.3dB/cm的光传播损耗。这个电光发射器由电光调变器(electro-opticmodulator)和电子驱动构成,徵变器为直径10m、与波导耦合的矽微型的环共振器。  英特尔资深研究员SadasivanShankar指出,这项研究替目前面对瓶颈的电晶体技术立功新的里程碑,用于光学元件展开芯片到记忆体的传输将可降低功耗并减少时脉。

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下一步的研究将以展出多波长通讯、提高光子元件以及研发新的系统应用于居多。  半导体技术的磨练让芯片可继续执行更加多运算,但却无法减少芯片间通讯的频宽。目前芯片传输所消耗的功率已多达芯片功耗支出的20%,这项新技术不仅在低功耗的情况下提高一个数量级的芯片通讯频宽,未来还有可能帮助超过百万兆等级(Exascale)的运算。


本文关键词:芯片,光,传输,突破,瓶颈,频宽,密度,增加,50倍,kok官方app下载

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