通向光版CMOS之路:悄然席卷全球的硅光子技术
  单芯片上融合光电,光布线走向所有产品
  为通信网络的进步做出贡献的“光布线及光路”开始在基板中采用。随着电信号方式的高速传输接近极限,光布线及光路作为亟需的替代技术引起关注。索尼在个人电脑上配备英特尔的光接口“Light Peak”,将于2011年夏季在欧洲投放市场。而且,该接口还将从2012年起在高密度封装要求较高的高性能服务器及手机等产品上得到全面采用。之后,光路的制造成本将大幅下降,光布线有望应用到所有产品上。另外,微处理器的全局布线等也显示出了采用光布线的可能性。而这些趋势的原动力就源于在单芯片上混载光路与电路的硅光子技术的进步。
  光布线及光路在各种产品的基板上得到全面采用的时期已近在眼前。目前已有部分产品开始采用(图1)。
    图1:向普及进发的光配线及光路(点击放大)  2007年底光电混载的收发器IC在全球首次投产,2010年被东京工业大学的超级计算机“TSUBAME2.0”等采用。2012年有望应用于智能电话、电视机及通信路由器,2017年前后有望应用于超级计算机的处理器等。
  比如,东京工业大学于2010年夏季构筑、并在2010年秋季的“TOP500”排名中位列世界第四的超级计算机“TSUBAME2.0”就是其中之一。在这台超级计算机中,单元间进行连接即互联的7000条光布线收发器采用了以硅光子技术在单芯片上集成光路和电子电路的IC。
  而且,个人电脑及电视机等家电产品对光布线的配备也已开始。打头阵的是索尼。该公司在个人电脑“VAIO Z”系列中采用了“Light Peak”,将于2011年7月底在欧洲投放市场。Light Peak是英特尔近几年开发的光传输接口。
  此外,在手机及智能电话等身边的终端中,内部使用光布线的产品也有望在2012年亮相。
  电布线越来越接近极限
  布线方式从电布线转变为光布线的可能性不断提高,其原因在于,从耗电、设计自由度、电磁噪声(EMI)及布线空间等方面来看,电布线已越来越接近极限(图2)。也就是说,能够以电布线技术实现的产品内所需数据传输容量已接近极限,结果多种问题日益加重。
    图2:电布线的课题和光布线的优缺点(点击放大)  电布线的课题大多可通过光布线来解决。不过,光布线存在成本高的问题。
  电布线的极限是指,提高传输速度时,耗电量会急剧增加,传输距离变得非常短。“以前尽管电布线存在课题,但通过技术开发都能设法突破。然而,传输速度超过20Gbit/秒的话就会面临极限,即便采取对策,成本也会大幅上升。之所以需要采用光布线,其背景就在于此”。(日立制作所中央研究所电子研究中心主管研究员辻伸二)。

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