光學路由器研究獲重要進展
2011-10-10 20:42:39 本站原創隨著通過提高主頻來提升微處理器性能的方式遭遇“功耗之墻”的限制，多核并行處理的架構逐漸成為高性能微處理器性能繼續提升的重要手段之一。對多核處理器 而言，其整體性能不僅與它集成的處理核心的性能及數目有關，也極大地受制于各處理核心之間的通信效率。現有的多核處理器采用由金屬連線構建的片上網絡來實 現多處理核心間的數據交換。基于電互連的片上網絡需要在CMOS芯片中占用多層金屬布線，隨著片上集成的處理核心越來越多，多核處理器對片上網絡通信帶寬 的要求越來越高，傳統金屬連線實現的片上網絡因其高功耗、低帶寬及高延遲而逐漸成為多核處理器發展的一個瓶頸。
國際半導體技術發展路線圖明確指出，需要盡快找到替代電互連片上網絡的新技術。光互連以其低功耗、 高帶寬與低延遲被廣泛認為是一個非常有前景的替代方案。美國與歐盟于2008年分別啟動了“基于納米光子學的高性能芯片上通信研究”和“CMOS電路上波 分復用光互連系統”的項目。國際著名計算機公司Intel、IBM、HP和SUN等也紛紛設立光子學研究部門來啟動相關的研究計劃。
光學路由器是片上光互連網絡的核心器件，其基本功能是實現本地節點與東、南、西、北四個方向相鄰節點的數據路由和交換。美國IBM、Intel、HP、 SUN、MIT、康奈爾大學、哥倫比亞大學與歐洲的IMEC、Ghent大學等著名研究機構均開展了相關研究。中科院半導體研究所光電系統實驗室自 2009年開始從事片上光互連網絡節點用光學路由器的研究，創新性地提出了綜合性能（器件損耗、通道串擾、信道均勻性及可擴展性）優于國際同行的光學路由 器的拓撲結構。經過兩年的刻苦攻關，該研究小組于2011年5月率先在國際上實現了片上光互連網絡節點用五端口光學路由器，其數據吞吐量為 50Gbit/s（之前僅有美國康奈爾大學和哥倫比亞大學的聯合小組和半導體所的研究小組先后實現了四端口光學路由器）。
相關研究成果發表在著名光學期刊Optics Express九月的連續兩期上。
