En los circuitos integrados , las interconexiones ópticas se refieren a cualquier sistema de transmisión de señales de una parte de un circuito integrado a otra utilizando luz. Las interconexiones ópticas han sido el tema de estudio debido a la alta latencia y al consumo de energía en que incurren las interconexiones metálicas convencionales al transmitir señales eléctricas a largas distancias, como en las interconexiones clasificadas como interconexiones globales . La Hoja de ruta tecnológica internacional para semiconductores (ITRS) ha destacado el escalado de interconexiones como un problema para la industria de los semiconductores.
En las interconexiones eléctricas, las señales no lineales (por ejemplo, señales digitales) se transmiten mediante cables de cobre de forma convencional, y todos estos cables eléctricos tienen resistencia y capacitancia que limita severamente el tiempo de subida de las señales cuando la dimensión de los cables se reduce. Las soluciones ópticas se utilizan para transmitir señales a través de largas distancias para sustituir la interconexión entre matrices dentro del paquete de circuito integrado (IC).
Para controlar correctamente las señales ópticas dentro del pequeño paquete IC, la tecnología del sistema microelectromecánico (MEMS) se puede utilizar para integrar los componentes ópticos (es decir , guías de ondas ópticas , fibras ópticas , lentes , espejos , actuadores ópticos, sensores ópticos , etc.) y el piezas electrónicas juntas de manera efectiva.
Problemas de la interconexión actual en el paquete.
Los cables metálicos físicos convencionales poseen resistencia y capacitancia , lo que limita el tiempo de subida de las señales. Los bits de información se superpondrán entre sí cuando la frecuencia de la señal se aumente a un cierto nivel. [1]
Beneficios de utilizar la interconexión óptica
Las interconexiones ópticas pueden ofrecer ventajas sobre los cables metálicos convencionales, que incluyen: [1]
- Tiempos más predecibles
- Reducción de potencia y área para distribución de reloj.
- Independencia de la distancia del rendimiento de las interconexiones ópticas
- Sin intercomunicación dependiente de la frecuencia
- Ventajas arquitectónicas
- Reducir la disipación de energía en las interconexiones.
- Aislamiento de voltaje
- Densidad de interconexiones
- Reducir las capas de cableado
- Los chips se pueden probar en un equipo de prueba óptico sin contacto
- Beneficios de los pulsos ópticos cortos
Desafíos para la interconexión óptica
Sin embargo, todavía existen muchos desafíos técnicos en la implementación de interconexiones ópticas densas a chips CMOS de silicio. Estos desafíos se enumeran a continuación: [2]
- Circuitos receptores e integración de fotodetectores de baja capacitancia
- Mejora evolutiva en dispositivos optoelectrónicos
- Ausencia de tecnología optomecánica práctica adecuada
- Tecnologías de integración
- Control de polarización
- Dependencias de temperatura y variación del proceso
- Pérdidas y errores
- Testabilidad
- embalaje
Ver también
Referencias
- ^ a b David AB Miller, 'Justificación y desafíos de las interconexiones ópticas a chips electrónicos', Actas de la IEEE, vol. 88, No. 6, junio de 2000
- ^ RK Dokania y AB Apsel, "Análisis de desafíos para interconexiones ópticas en chip", Actas de ACM del Simposio de los Grandes Lagos en VLSI, 10-12 de mayo de 2009, Boston