光互连

分类

　　光互连主要有两种形式波导光互连和自由空间光互连。波导互连的互连通道,易于对准,适用于芯片内或芯片间层次上的互连。但是,其本身损耗比较严重,而且集成度低。自由空间光互连可以使互连密度接近光的衍射极限,不存在信道对带宽的限制,易于实现重构互连,适用于芯片间和之间层次上的互连,不过,自由空间光互连的对准问题有待解决问题。

优势与挑战

　　光互连的主要优势在于大带宽、低串扰噪声、低驱动电源、系统和长距离互连时有良好的时钟同步性能以及设计简化等。另外,光互连用于芯片互连不需物理上的新突破。虽然,光互连有诱人的优点,但是要像集成电路一样实用化还面临很多技术上的挑战,如on-chip或off-chip的短距离光互连要求功耗低、反应时间短、物理尺寸小而且能和主流的硅基电路工艺兼容。

新发展

　　光互连技术从提出以来发展很快,垂直腔面发射激光器的提出对光学器件平面化集成奠定了坚实基础。另外有很多突破性的技术如基于灵巧像素阵列的光电处理单元和计算机生成全息图,,对自由空间光互连的发展有很大的推动作用。近年来也出现了很多新技术和结构,促进其实用化。以下列举了其中的一些新工艺和技术：

　　1、太位自由空间转换加速器网络

　　2、选择性重复填充转移光刻组装技术(PL-pack with SORT)和 自组织光波网络技术(SOLNET)

　　3、基于质子纵深成形(DLP)技术的聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）光学元件的制造技术

展望

　　1、对光互连研究以美国日本、欧洲为中心日趋高涨,国内的高校和研究所应该抓住机会,积极推动这一领域的研究。今后,作为解决因集成电路特征尺寸按比例缩小而引起的无法克服的困难,光互连仍然是研究的热点。

　　2、经过近20年的研究,一些用于光互连的分立器件的特性已经接近于设计的指标,但是,对于分立器件的集成,至少在今后很长时间内,还是以采用混合集成的方法为主。

　　3、基于与硅基的集成电路技术的兼容和成本等考虑,仍然会有很多新颖的技术和工艺被提出。采用波导光互连的集成光路,减少波导的传输损耗和降低散射尤为重要。

　　4、光互连可能的应用,是并行多处理器计算机之间的高速数据传输、高速MCM、ATM开关和一些传感器的互连。

　　5、虽然金属互连在今后的技术发展中会面临很多的问题,但是通过采用如铜布线、低无的介质材料和电路设计的布局优化,金属互连仍然在电路系统的互连中扮演重要的角色,光互连的实用化还需要走很长的路。