광학 인터커넥트
Optical interconnect |
집적회로에서 광학 상호 연결은 빛을 이용하여 집적회로의 한 부분으로부터 다른 부분으로 신호를 전송하는 모든 시스템을 말한다. 광학 인터커넥트는 글로벌 인터커넥트로 분류된 인터커넥트와 같이 장거리에 걸쳐 전기 신호를 전송할 때 기존의 금속 인터커넥트에 의해 발생하는 높은 대기 시간과 전력 소비로 인해 연구 대상이 되어 왔다. 반도체 국제기술 로드맵(ITRS)은 상호연결 규모를 반도체 산업의 문제로 부각시켰다.
전기 인터커넥트에서 비선형 신호(예: 디지털 신호)는 관례적으로 구리선에 의해 전송되며, 이들 전기선은 모두 저항과 캐패시턴스를 가지고 있어 와이어의 치수가 축소될 때 신호의 상승 시간을 심각하게 제한한다. 광학 용액은 장거리를 통해 신호를 전송하여 통합회로(IC) 패키지 내에서 다이 간 상호연결을 대체하는데 사용된다.
소형 IC 패키지 내부의 광신호를 적절히 제어하기 위해 미세전자기계시스템(MEMS) 기술을 활용해 광학부품(즉, 광파괴물, 광섬유, 렌즈, 거울, 광학액츄에이터, 광학센서 등)과 전자부품을 효과적으로 통합할 수 있다.
패키지의 현재 상호 연결 문제
기존의 물리적 금속 와이어는 저항과 캐패시턴스를 모두 갖추고 있어 신호 상승 시간이 제한된다. 신호의 주파수를 일정 수준으로 증가시키면 정보의 비트는 서로 겹치게 된다.[1]
광학 상호접속 사용의 이점
광학 상호 연결은 다음을 포함하는 기존의 금속 와이어에 비해 이점을 제공할 수 있다.[1]
- 예측 가능한 타이밍
- 클럭 분배를 위한 전력 및 면적 감소
- 광학 인터커넥트 성능의 거리 독립성
- 주파수 종속 크로스 토크 없음
- 건축상의 이점
- 상호 연결의 전력 소산 감소
- 전압 격리
- 상호 연결 밀도
- 배선 층 감소
- 칩은 비접촉 광학 시험 세트에서 시험할 수 있다.
- 짧은 광학 펄스의 장점
광학 상호 연결에 대한 과제
그러나 실리콘 CMOS 칩에 고밀도 광학 인터커넥트를 구현하는 데는 여전히 기술적 난제가 많다. 이러한 과제는 다음과 같다.
- 광검출기의 수신 회로 및 저용량 통합
- 광전자 장치의 진화적 개선
- 적절한 실제 광학 기술의 부재
- 통합 기술
- 양극화조절
- 온도 의존성 및 공정 변화
- 손실 및 오류
- 시험성
- 포장
