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半导体所硅光调制器研究获新进展

发布日期:2014年11月26日来源: 共次浏览

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。
 

论文链接1
 

论文链接2
 


 

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

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