【摘要】：現(xiàn)有的互連網(wǎng)絡(luò)面對(duì)著日益增長信息流量和越來越多的處理端口,其固有的局限性愈發(fā)明顯。矛盾主要集中在基于電的互連方式在帶寬、能耗、抗干擾性等方面難以滿足發(fā)展需求。另一方面,基于光信號(hào)的互連方式近年來已經(jīng)有了彌補(bǔ)甚至取代電互連的趨勢(shì)。由于片上光互連在帶寬、能耗、抗干擾性等方面有著電互連難以企及的巨大優(yōu)勢(shì),而且能有效結(jié)合CMOS技術(shù)工藝,已成為突破當(dāng)前瓶頸的最佳選擇。本文主要研究了基于微環(huán)諧振器的片上光互連結(jié)構(gòu),分別從基本元器件的設(shè)計(jì)和片上光互連網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)化兩個(gè)方面進(jìn)行了闡述。研究內(nèi)容主要有:(1)系統(tǒng)地歸納總結(jié)了片上光互連網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的整套流程。從材料的選取到基本串聯(lián)雙環(huán)和交叉雙環(huán)的設(shè)計(jì)優(yōu)化,再到網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)比較選取,論文都有詳細(xì)闡述。(2)從串聯(lián)雙環(huán)和交叉雙環(huán)的性能指標(biāo)入手,通過傳輸矩陣法推導(dǎo)出了包括場(chǎng)傳輸特性T、增強(qiáng)因子FE、精細(xì)度F和自由頻譜范圍FSR等參數(shù)的表達(dá)式,并分析了耦合系數(shù)和半徑R等對(duì)這些參數(shù)的影響。論文最終設(shè)計(jì)出了工作在1550 nm通信波段的半徑為6.978?m,波導(dǎo)寬度200 nm,波導(dǎo)間距Gap分別為90 nm(環(huán)與直波導(dǎo))和80 nm(環(huán)與環(huán))的串聯(lián)雙環(huán)。同樣工作在1550波段的6?m大小的交叉雙環(huán)也完成了設(shè)計(jì),其波導(dǎo)寬度為270 nm,波導(dǎo)間隙80 nm。(3)重點(diǎn)提出了基于串聯(lián)雙環(huán)的能實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)任意連接的N×N交換網(wǎng)絡(luò),并舉例說明了4×4網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。該設(shè)計(jì)是通過在諧振器上加工電極來控制的,具有易集成、可大規(guī)�；ミB、使用微環(huán)數(shù)量少、控制簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。其插入損耗約為2.2dB,消光比大于140 dB,FSR約為20 nm。每次路由只用控制其中兩個(gè)環(huán),可大大降低能耗。(4)對(duì)基于交叉雙環(huán)的8×8 Benes網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了初步研究。利用已有的交叉雙環(huán),論文完成了對(duì)Benes網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì),并對(duì)網(wǎng)絡(luò)基本單元之間的交叉波導(dǎo)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。最后,通過仿真軟件對(duì)比了常見的互連網(wǎng)絡(luò),證明了該設(shè)計(jì)在功耗和面積方面均有所提高。
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN47

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 何偉君,林子揚(yáng),梁國棟;光互連研究進(jìn)展[J];光電子技術(shù);2000年03期

2 田勁東,李海峰,井文才,周革,張以謨;一種用于機(jī)群系統(tǒng)的雙環(huán)光互連網(wǎng)絡(luò)性能分析[J];計(jì)算機(jī)研究與發(fā)展;2001年11期

3 劉琨,井文才,劉鐵根,張以謨,賈大功,唐鋒,孔凡民,孫志祥;有旋轉(zhuǎn)連接的雙層光互連網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)與分析[J];光電子·激光;2005年06期

4 楊俊波;楊建坤;李修建;劉菊;蘇顯渝;徐平;;全交叉光互連網(wǎng)絡(luò)的路由選擇與控制[J];光學(xué)精密工程;2010年06期

5 楊俊波;李修建;楊建坤;劉菊;蘇顯渝;徐平;;自由空間可重構(gòu)光互連網(wǎng)絡(luò)的光學(xué)矩陣運(yùn)算[J];中國激光;2010年07期

6 陳雷,陳益新,張永濤;未來計(jì)算系統(tǒng)中的光互連[J];物理;1993年11期

7 祖繼鋒，，陳興文，余寬豪，陳學(xué)良，耿完楨;光互連技術(shù)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展[J];電子學(xué)報(bào);1997年11期

8 李之棠;多級(jí)光互連多計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J];小型微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng);1997年02期

9 楊俊波,徐平,龔向東,黃海漩,鄢澤林,張衛(wèi)平;光互連網(wǎng)絡(luò)中排序算法研究[J];光電工程;2004年S1期

10 劉琨;井文才;劉鐵根;張以謨;賈大功;張紅霞;李巖;;一種可擴(kuò)展的雙層光互連網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)與分析[J];光電工程;2007年01期

相關(guān)會(huì)議論文 前3條

1 劉琨;井文才;劉鐵根;張以謨;賈大功;唐鋒;;一種可擴(kuò)展的雙層光互連網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)與性能分析[A];光電技術(shù)與系統(tǒng)文選——中國光學(xué)學(xué)會(huì)光電技術(shù)專業(yè)委員會(huì)成立二十周年暨第十一屆全國光電技術(shù)與系統(tǒng)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2005年

2 張以謨;井文才;唐峰;柳葆;;MEMS光開關(guān)應(yīng)用于機(jī)群系統(tǒng)光互連網(wǎng)絡(luò)[A];光電技術(shù)與系統(tǒng)文選——中國光學(xué)學(xué)會(huì)光電技術(shù)專業(yè)委員會(huì)成立二十周年暨第十一屆全國光電技術(shù)與系統(tǒng)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2005年

3 周育城;徐平;黃海漩;李孟玨;洪春權(quán);;基于三維Omega光互連網(wǎng)絡(luò)的2-DPS變換的設(shè)計(jì)研究[A];中國光學(xué)學(xué)會(huì)2011年學(xué)術(shù)大會(huì)摘要集[C];2011年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前6條

1 付鑫;面向片上光互連的高速光集成芯片研究[D];浙江大學(xué);2015年

2 李顯勇;幾類光互連網(wǎng)絡(luò)的診斷性與容錯(cuò)性[D];重慶大學(xué);2014年

3 劉興長;大規(guī)模并行計(jì)算機(jī)光互連網(wǎng)絡(luò)研究[D];重慶大學(xué);2008年

4 馮勇華;大規(guī)模并行處理系統(tǒng)光互連網(wǎng)絡(luò)研究[D];華中科技大學(xué);2008年

5 齊星云;高性能計(jì)算機(jī)無緩存光互連網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2009年

6 倪瑋;基于軟光刻的短距離光互連研究[D];浙江大學(xué);2009年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 葉進(jìn);片上光互連網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和路由算法研究[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2013年

2 路環(huán)宇;基于微環(huán)諧振器的片上光互連研究[D];電子科技大學(xué);2016年

3 康世濤;聚合物波導(dǎo)光互連耦合器的設(shè)計(jì)[D];電子科技大學(xué);2016年

4 李倩;高速芯片光互連的應(yīng)用研究[D];北京郵電大學(xué);2011年

5 馬磊;面向高性能計(jì)算的光互連技術(shù)研究[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2007年

6 張燕;光互連網(wǎng)絡(luò)通信模式及通信協(xié)議研究[D];山東師范大學(xué);2006年

7 張煒;芯片光互連技術(shù)研究[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2009年

8 劉彥婷;基于軟光刻的多層光互連垂直耦合結(jié)構(gòu)[D];浙江大學(xué);2007年

9 眭程樂;光互連基本器件性能研究[D];上海交通大學(xué);2013年

10 駱勝陽;高性能計(jì)算機(jī)光互連網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2006年

本文編號(hào)：2572675