半导体所硅光调制器研究获新进展
高性能处理器目前普遍采用多核并行处理的架构,其性能不仅取决于处理核心的性能和数量,也取决于处理核心之间的通信效率。随着片上集成的处理核心越来越多,多核处理器对片上网络通信带宽的要求越来越高,传统金属连线实现的片上网络因其高功耗、低带宽及高延迟逐渐成为多核处理器发展的瓶颈,光互连以其低功耗、高带宽与低延迟被广泛认为是一个非常有前景的替代方案。
光调制器是片上光互连的核心器件,其基本功能是实现信息从电域向光域的转换。中科院半导体研究所科研人员通过优化波导结构和反向PN结,获得具有高调制效率(VpL=1.26V·cm)的调制结构。通过优化设计获得了低传输损耗的共面波导电极,通过端接的方式降低电信号反射,采用差分驱动降低工作电压,在保证调制速率的前提下,显著降低了功耗。
半导体所科研人员研制出了调制速率为26Gb/s,消光比为9dB,驱动电压为0.5V,功耗为146fJ/bit的Mach-Zehnder硅光调制器,将载流子耗尽型Mach-Zehnder硅光调制器的功耗从国际上普遍的几个pJ/bit降低了一个数量级。
单位 | 调制速率 (Gbit/s) | 消光比(dB) | 驱动电压(V) | 长度(mm) | 功耗(pJ/bit) | 参考文献 |
Intel | 40 | 1.2 | 6.5 | 1 | 30 | OE 15 (2007) 660 |
IBM | 10 | ~ | 7.6 | 0.2 | 5 | OE 15 (2007) 17106 |
Kotura | 12.5 | 7.3 | 6 | 1 | >14.4 | OE 18 (2010) 7994 |
Surrey | 50 | 2.2 | 6.5 | 1 | 4.2 | PTL 24(2012) 234 |
Fujikura | 12.5 | 9 | 5 | 4 | >10 | OE 19 (2011) B26 |
Alcatel-Lucent | 50 | 4.7 | 4.5 | 2 | >2 | OE 20 (2012)6163 |
ETRI | 30 | 7.2 | 1.2 | 1 | - | OE 19 (2011) 26936 |
IME | 10 | 8.74 | 5 | 4 | >12.5 | OE 19 (2011) 18029 |
ISCAS | 12.5 | 7.7 | 1 | 2 | 2.4 | OE 20 (2012) 3209 |
26 | 9 | 0.5 | 2 | 0.146 | OE 20 (2012) 7081 |
半导体所的器件与国际同行研究结果的比较
载流子耗尽型Mach-Zehnder硅光调制器的结构及性能
推荐
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