基於三維光電混合積體電路的光TSV研究

《基於三維光電混合積體電路的光TSV研究》是依託西安電子科技大學，由張軍琴擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：基於三維光電混合積體電路的光TSV研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：張軍琴
• 依託單位：西安電子科技大學

中文摘要

本項目面向三維光電混合積體電路套用，重點解決基於多種材料光TSV的基本結構、基本原理、基本性能和實現方法等方面的系列科學問題，並探索光路由器等前沿科學問題，在光TSV波導互連的設計方法學、傳輸特性、實現方法、新型光路由等方面形成創新性的突破。本項目通過光TSV的基本結構設計和原理研究，進一步建立多種材料光TSV的仿真模型；研究光TSV的基本特性，解決光TSV的模式特性、傳輸特性和損耗特性等關鍵科學問題並最佳化光TSV的結構參數和材料參數；開展光TSV的實現方法研究，並研究三維光電混合積體電路中光TSV的連線埠耦合特性，獲得耦合特性的解析模型；探索適於三維光電混合集成高密度存儲器套用的光路由器和路由算法，獲得無阻塞、低損耗的光路由器結構以及全動態光路由算法。

結題摘要

光互連與3D封裝技術相結合的3D光互連積體電路，不僅能夠解決集成度與互連線延時的問題，同時還能滿足頻寬、功耗和電磁兼容性等多方面的要求，將極大的推動積體電路的發展。本項目圍繞三維光電集成，首先開展了光TSV的工作原理、建模與仿真研究，利用Rsoft軟體中的BeamPROP模組開展了光TSV損耗特性的研究，研究了結構參數、傾斜側壁以及粗糙側壁對光TSV損耗特性的影響。其次，開展了光TSV之間的耦合特性研究，探討了各個參數對光TSV之間存在的耦合特性的影響。接著，對光TSV的關鍵加工技術開展了仿真與實驗研究，獲得了一定的結果。然後，開展了光TSV與光源間的對接耦合特性以及光柵與TSPV的耦合特性研究。最後，項目還基於光TSV開展了適於三維光電混合集成、面向千核的三維光片上網路研究。首先搭建了三維光片上網路仿真模型並進行性能分析；然後借鑑乙太網中的指數退避算法，提出了一種基於退避策略的高效建鏈方案；同時，針對建鏈和時分復用網路各自的局限性，提出了層內建鏈層間分時復用的三維分層通信機制；最後，設計了一種基於星型簇結構的低節點度的三維拓撲。通過以上最佳化設計，以實現提高面向千核的三維光片上網路的網路容量的目標。另外，本項目還圍繞三維混合集成開展了Si基半導體雷射器以及調製器的設計有仿真工作。本項目的研究為三維光電混合積體電路的研究奠定必要的基礎。