光互連基本器件性能研究.pdf

1、隨著現代通信中的傳輸速率不斷提高,電互連逐漸成為通信容量提升的瓶頸。而基于CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)工藝的片上光互連系統(tǒng)能夠在有限可接受的功耗范圍內為多核之間的并行運算以及快速光交換帶來革命性的變化,因此近年來片上光互連系統(tǒng)得到廣泛研究。
　　本文圍繞光互連系統(tǒng)分別從系統(tǒng)和器件兩方面進行討論。前者主要從系統(tǒng)角度分析仿真器件的基本性能,為后面研究器件表面粗糙效應奠定基礎

2、。而表面粗糙效應分析使得前面的系統(tǒng)角度分析更加全面而深入。
　　1.在系統(tǒng)方面,研究人員對硅基光互連器件在芯片內全局互連和片上光網絡內的應用還沒有進行較為全面的研究,所以從系統(tǒng)角度分析光互連器件具有較大的現實意義。對此,我們做了如下工作:根據項目需要,對光互連硅光子基本器件進行性能分析。然后用FDTD(finite difference time domain) solution和MODE ANALYSIS工具對不同類型的波導、微

3、環(huán)諧振器和微盤諧振器在不同場合的應用進行了仿真,得到了這些器件的FSR、Q值、損耗、3dB帶寬等參數。這些工作為下一步的系統(tǒng)分析提供了基礎。
　　2.在器件方面,隨著器件尺寸越來越小以及高折射率誤差(HIC)工藝的廣泛應用,器件的表面粗糙對器件的性能影響變得越來越突出,因此有必要對其進行全面深入的研究。我們的工作有:
　　(1)提出了一種基于小波分解的微盤諧振器表面粗糙效應分析方法。首次將小波分解引入微盤諧振器表面粗糙效應分

4、析,該方法可以獨立分析器件表面粗糙起伏程度及起伏的一階導數對Q值的影響。分析和仿真結果表明:在多數情況下,表面粗糙起伏的一階導數是表面粗糙影響微盤諧振器Q值的主要因素。
　　(2)從統(tǒng)計學的角度討論了波導粗糙表面的逼近方式。首先,建立了波導粗糙表面的數學統(tǒng)計模型,證明了波導表面起伏引起的后向反射場是一個鞅。接下來根據隨機變量收斂的相關理論,分析了對波導粗糙表面起伏的逼近方式。分析表明,目前廣泛使用的微元法可以有效分析粗糙表面對光波