基于热效应的芯片上光网络可靠性研究与优化

发布时间：2023-05-21 18:27

　　近年来,随着人类对高性能芯片的需求逐步增长以及纳米技术和硅基光子技术的不断发展。多核芯片技术作为可以解决单核芯片设计所面临的功耗极限、互连延迟等诸多问题的一项新技术,在上述的背景和需求下应运而生。现如今,单个芯片上能够集成的晶体管数可达到上亿个甚至更多,可以实现更加强大的功能。因此对芯片上多核系统(Multiprocessor systems-on-chips,MPSoCs)的研究也变成了一种新趋向。而在处理核心之间选择有效的互连方式以充分利用计算资源是决定MPSoCs性能的重要因素。将传统计算机网络的概念应用到芯片设计中的片上网络(Networks-on-chip,NoC)成为解决MPSoCs互连问题的新方式,可以解决传统总线架构带来的一系列问题。传统采用电连接的NoC随着其电路集成度和工作频率的不断提高逐渐出现严重的芯片上互连线的寄生效应,导致高损耗和高时延等问题,严重限制了 MPSoCs的持续发展。然而,采用光连接代替电连接的芯片上光网络(Optical networks-on-chip,ONoCs)有望打破NoC发展遭遇的障碍,解决电气互连所面临的一系列问题。所以具有高带宽、低...

【文章页数】：79 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 引言
    1.1 课题研究背景
    1.2 芯片上光网络研究现状
        1.2.1 硅基光子器件
        1.2.2 芯片上光路由器
        1.2.3 芯片上光网络
    1.3 研究重点及主要内容
        1.3.1 研究重点
        1.3.2 主要内容及结构安排
第二章 可靠性问题研究基础与关键技术
    2.1 损耗和串扰噪声问题
    2.2 热效应问题
        2.2.1 硅基微环谐振器相关理论
        2.2.2 硅基微环谐振器的波长漂移
    2.3 容错机制
        2.3.1 前向纠错
        2.3.2 检错重传
        2.3.3 容错路由算法
    2.4 本章小结
第三章 热效应导致的损耗和串扰分析
    3.1 微环谐振器损耗及串扰系数公式的推导
        3.1.1 谐振状态
        3.1.2 非谐振状态
    3.2 基本光交换器件
        3.2.1 物理结构模型
        3.2.2 损耗及串扰分析模型
    3.3 芯片上光路由器
        3.3.1 基本模型
        3.3.2 交换机制和路由算法
        3.3.3 各端口间损耗及串扰分析模型
    3.4 芯片上光网络损耗及串扰分析模型
    3.5 网络性能仿真与分析
        3.5.1 功率与噪声分析
        3.5.2 网络性能分析
        3.5.3 基于Optisystem的信道传输系统
    3.6 本章小结
第四章 芯片上光网络可靠性优化系统
    4.1 设计背景
    4.2 全光编码器设计
        4.2.1 理论基础
        4.2.2 具体实现
    4.3 可靠通信系统设计
    4.4 数值仿真
        4.4.1 编码器可行性验证
        4.4.2 网络性能仿真
        4.4.3 基于Optisystem的信道传输系统
    4.5 本章小结
第五章 总结与展望
参考文献
致谢
攻读硕士期间已发表的学术论文及专利
攻读硕士期间参加的科研项目



本文编号：3821223