《基於信號分析技術的低串擾晶片上光互連網路的研究》是依託西南大學，由解宜原擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於信號分析技術的低串擾晶片上光互連網路的研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：解宜原
- 依託單位：西南大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
晶片上光互連網路技術是解決下一代高速通信系統、超級計算機、超大規模積體電路的晶片上多處理器間通信難題的關鍵技術，具有重大套用前景。目前，對影響晶片上光互連網路性能的關鍵問題- - 串擾的理論和實驗研究尚不完善。本項目旨在利用信號分析技術為晶片上多處理器系統提供低串擾、高可靠性的晶片上光互連網路，主要內容如下：著重建立完善的晶片上光互連網路的理論模型，並以此對晶片上光互連網路進行器件級、光路由器級和網路級的信號分析，重點討論串擾對其性能的影響；研製新型多連線埠、低串擾、低損耗的光路由器；提出低串擾、低傳輸損耗、低誤碼率、超高傳輸頻寬的晶片上光互連網路的設計準則；基於新型光路由器和設計準則，設計出網路邊緣節點數大於100、傳輸速率大於12.5Gbit/s、信噪比大於16dB、誤碼率低於10e-9的晶片上光互連網路。本項目可望為晶片上光互連網路技術的研究提供理論和技術支持，加快相關套用技術研發的進程。
結題摘要
晶片上光互連網路(ONoC, Optical network on chip)是一種全新的、可望有效解決電互連所面臨問題的、用光連線代替電連線的晶片上多處理器間互連方式，在高速通信網路、高性能超級計算機、超大規模積體電路等領域有巨大的套用前景。 (1) 建立了晶片上光互連網路信號分析模型.基於矽基波導器件串擾特徵，依據波導光學理論，進行了建模,得到了他們損耗特性和串擾特性；確定了最佳的波導寬度和間距和最優角度，從而得到最小傳輸損耗和最小串擾係數。設計了圓餅狀和六邊形的新型片上溫度感測器，得到該溫度感測器的靈敏度可以達到0.45 nm∕°C,該研究為晶片上光互連網路的研究提供了堅實的基礎。(2) 研製了多連線埠、低串擾、低損耗的晶片上光互連網路路由器。基於器件級理論模型，建立了晶片上光路由器級的理論模型；並通過EASTFDTD、optisystem等軟體對新型路由器進行了仿真模擬，設計了數款新型路由器，同時利用角度最佳化來提高晶片上光路由器的串擾特性,使新型路由器的平均串擾降低了10 dB。同時對多連線埠路由器進行了試製， (3) 提出了低串擾晶片上光互連網路設計的新準則，研究了高可靠性晶片上光互連網路。分析了基於Crossbar 和Crux路由器的Mesh和torus結構的晶片上光互連網路的串擾特性，得到了最大網路規模。並利用角度最佳化方法對網路性能進行了最佳化，使得網路規模擴展了數倍。基於該研究我們提出了基於串擾晶片上光互連網路的新的設計準則。該研究對晶片上光互連網路的設計尤為重要。(4) 對晶片上光互連網路所用光源進行了研究。通過理論和實驗研究了目前晶片上光互連網路中最常用的兩種雷射器分布反饋式雷射器和垂直腔面發射雷射器的非線性動力學特性和多穩特性研究，尤其在垂直腔面發射雷射器的動態特性研究方面取得了巨大進展，理論研究了它的動力學分布圖和分岔圖。首次在實驗上得到了垂直腔面發射雷射器的多種動力學行為，包括：RP、QP、CP等動力學狀態，為下一步進行晶片上光互連網路的研究奠定了基礎。（5）對高速和低速光網路的全光接口進行了理論和仿真研究。由於晶片上光互連網路存在傳輸速率不一致的問題，我們利用半導體光放大器的非線性效應理論和實驗研究實現了全光接口，利用該全光接口可以實現40Gbps的高速RZ信號到10Gbps的底速NRZ信號的轉換。
