硅基可重构全光运算芯片研究

发布时间：2021-03-23 13:53

　　计算,是现代社会的基石。面对着日益复杂的科学和工程问题,以及不断增长的数据量,更高性能的计算一直是人们在信息处理方面的核心需求。毫无疑问,在过去的几十年中,电计算一直扮演着最重要的角色,从超级计算机到智能手机,一系列的晶体管技术的革新持续推动着电计算的发展。但随着登纳德缩放定律失效以及摩尔定律发展放缓,人们也逐渐看到了电计算在某些方面的限制。尤其是互联尺寸缩小带来的速率和功耗限制,以及传统的冯诺依曼结构在解决一些诸如识别、优化等复杂问题上的低效率,促使人们开始寻找一些新的计算方式来形成有效补充。全光运算就是这其中重要的发展方向之一,尽管有过曲折的历史,但近年来光互联技术的发展,以及光子集成技术的逐渐成熟,给光运算带来了新的机遇。一方面结合光互联实现线上光运算,能够避免光/电和电/光转换带来的速率瓶颈和额外功耗;另一方面光本身独特的并行特性以及加载超高速信号的能力,结合集成器件小尺寸、低功耗的优势,让光运算有望在一些特殊的场景中实现高运算性能。因此,在大约2010年之后,光运算开始重新受到关注。在本论文中,我们针对光互连背景下的光学逻辑运算,以及光学微分运算、微分方程求解这一类光学隐喻计... 

【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：144 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

光计算发展历程示意图

中 科 技 大 学 博 士 学 位 论 导体，调制器则是基于 LiNbO3等等。这主要是因为硅材料本由于它是一种间接带隙的材料，不能直接制作出高效的光源[心对称的结构，又决定了它不存在线性电光效应，难以实现传以，在之后的十年中，关于这种集成芯片的实际进展非常缓慢来了发展历程中重要的转折点，在这之前，通过在硅中掺杂[光源的研究中取得了一定的进展[25]，而恰好在这一年，Intel首次实现了带宽超过 1GHz 的光学调制器[32]，由此，硅作为一开始被逐渐扫除。同时，得益于政府和产业界的投资，硅光领加快[22]。光放大器

次实现了带宽超过 1GHz 的光学调制器[32]，由此，硅作为始被逐渐扫除。同时，得益于政府和产业界的投资，硅光快[22]。HBT，HEMT或MODFET激光器定向耦合器光放大器光纤BiCMOS集成电路光波导2×2光开关电光调制器探测器集成V槽图 1-2 “超级芯片”示意图[27, 28]300015000


本文编号：3095910