基于VLC的光互连关键技术研究

1

作者 潘云龙 周盈君 迟楠 《光通信技术》 北大核心 2026年第1期10-14,共5页

为了应对数据中心与芯片间高速、低功耗互连的迫切需求,系统介绍了基于可见光通信(VLC)的光互连关键技术,重点分析了3类典型系统:基于激光器(LD)的50通道波分复用(WDM)系统,基于4通道Micro-发光二极管(LED)的芯片互连系统,以及基于304... 为了应对数据中心与芯片间高速、低功耗互连的迫切需求,系统介绍了基于可见光通信(VLC)的光互连关键技术,重点分析了3类典型系统:基于激光器(LD)的50通道波分复用(WDM)系统,基于4通道Micro-发光二极管(LED)的芯片互连系统,以及基于304通道高密度Micro-LED阵列的互补金属氧化物半导体(CMOS)兼容系统。分析结果表明:LD-WDM系统通过多波长复用传输,实现了519.21 Gb/s的总速率,适用于中长距离数据中心互连;Micro-LED系统在低功耗(<1 pJ/bit)下展现出优异性能,其中4通道系统支持15.05 Gb/s,304通道系统总带宽超过1 Tb/s,适用于短距离、高密度芯片间通信。最后,展望了VLC光互连技术在多场景融合、新器件与新架构等方面的发展方向。 展开更多

关键词 可见光通信 光互连 数据中心网络 芯片间互连

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处理器集成芯片架构研究进展

2

作者 顾凯 方健 +2 位作者 刘同波 裴秉玺 张光达 《智能安全》 2025年第4期102-112,共11页

大数据、人工智能等技术的迅猛发展对处理器芯片的性能提出了更高的要求,随着摩尔定律的速度放缓,通过堆积硬件计算资源来提升处理器算力越来越困难。集成芯片技术能够有效扩展处理器算力,也可以突破掩膜限制,降低芯片设计生产成本,但... 大数据、人工智能等技术的迅猛发展对处理器芯片的性能提出了更高的要求,随着摩尔定律的速度放缓,通过堆积硬件计算资源来提升处理器算力越来越困难。集成芯片技术能够有效扩展处理器算力,也可以突破掩膜限制,降低芯片设计生产成本,但该技术也存在着性能开销。基于此,分析了处理器集成芯片的性能瓶颈问题,从芯粒分解与组合及芯粒互连网络两个角度分析处理器集成芯片的架构设计。提出的解决方案能有效辅助未来的处理器集成芯片设计,实现强大算力的同时,规避集成芯片的性能开销以及处理器的性能瓶颈。 展开更多

关键词 处理器 集成芯片 芯粒分解与组合 芯粒互连网络 内存墙 IO墙 架构设计

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用于三维芯片封装的混合接口互连和协议设计

3

作者 郑攀 蔡雯雯 +2 位作者 崔洋 邹维 张力 《半导体技术》 北大核心 2025年第11期1144-1151,1159,共9页

电感耦合互连(ICI)技术在三维(3D)芯片堆叠中面临功耗大、频率低和引线复杂等挑战。为解决以上问题,提出了一种融合ICI技术和芯片边缘连接(CEC)工艺的混合接口互连架构。设计了一种应用于CEC的芯片通信协议,大幅减少引线键合数量的同时... 电感耦合互连(ICI)技术在三维(3D)芯片堆叠中面临功耗大、频率低和引线复杂等挑战。为解决以上问题,提出了一种融合ICI技术和芯片边缘连接(CEC)工艺的混合接口互连架构。设计了一种应用于CEC的芯片通信协议,大幅减少引线键合数量的同时显著降低了多层芯片之间的信号传输延迟;进一步设计了无引线芯片自识别(Auto-ID)和功率调节电路,通过ICI链式协议动态分配层级ID,消除了多层芯片寻址对物理引线的依赖,同时将电路功率调整到最低适应水平。采用180nm CMOS工艺制备芯片,测试结果表明,在4层芯片堆叠的情况下,设计的混合架构较传统ICI方案的传输功率和传输延迟分别降低了35.20%和37.50%。 展开更多

关键词 三维封装 电感耦合互连 芯片边缘互连 芯片堆叠 片间通信

原文传递

芯片内/间无线互连技术发展综述 被引量：4

4

作者 王宜文 李学华 《电讯技术》 北大核心 2014年第7期1031-1038,共8页

为了解决超大规模集成电路布线复杂的问题,无线互连技术(WIT)应运而生。介绍了实现芯片内/间无线互连的两类技术,一类是基于片上天线的无线互连技术,另一类是基于AC耦合的无线互连技术。从实现成本、功耗,传输性能方面对这两类技术进行... 为了解决超大规模集成电路布线复杂的问题,无线互连技术(WIT)应运而生。介绍了实现芯片内/间无线互连的两类技术,一类是基于片上天线的无线互连技术,另一类是基于AC耦合的无线互连技术。从实现成本、功耗,传输性能方面对这两类技术进行了分析与比较,讨论了它们的具体应用及适用范围,同时也总结了两者目前存在的问题,并指出了其未来的研究方向,对今后芯片内/间无线互连技术的应用研究具有一定的参考意义。 展开更多

关键词 芯片内 间无线互连 AC耦合 片上天线 超宽带 综述

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面向测试的SOC核间互连网络约简算法 被引量：1

5

作者 尚玉玲 李玉山 《西安电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第5期871-876,956,共7页

随着集成电路的制造工艺和工作频率已经进入了深亚微米和吉赫兹时代,片上系统核间互连总线的串扰测试已经成为不容忽视的问题.通过对片上系统核间互连总线特征的研究,提出了一种面向测试的片上系统核间互连总线的约简算法.该算法首先对... 随着集成电路的制造工艺和工作频率已经进入了深亚微米和吉赫兹时代,片上系统核间互连总线的串扰测试已经成为不容忽视的问题.通过对片上系统核间互连总线特征的研究,提出了一种面向测试的片上系统核间互连总线的约简算法.该算法首先对核间互连的拓扑结构进行描述,建立互连关系矩阵,并以受害线为根结点构建互连关系分级树,根据测试精度去掉多余的攻击线.其次,根据互斥算法对包含三态双向驱动源的互连线进行筛选,确定施加激励的互连线.经过约简后的互连网络可根据测试矢量生成算法生成测试矢量集.该算法使生成的测试矢量集大大缩小,并提高了测试效率. 展开更多

关键词 片上系统 核间互连 三态双向网络

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60GHz毫米波在芯片无线互连中的传播特性研究 被引量：4

6

作者 李学华 贾宗辰 《微波学报》 CSCD 北大核心 2014年第5期1-5,共5页

研究了60GHz毫米波在芯片无线互连特定场景下的电磁传播问题。应用完整电磁理论,以单极阵子为研究对象在收发天线正对、非正对两种情形中,对径向分量在完整电磁波中的作用进行理论分析及数值仿真。数值仿真结果表明:当收发天线间距小于... 研究了60GHz毫米波在芯片无线互连特定场景下的电磁传播问题。应用完整电磁理论,以单极阵子为研究对象在收发天线正对、非正对两种情形中,对径向分量在完整电磁波中的作用进行理论分析及数值仿真。数值仿真结果表明:当收发天线间距小于3倍波长时,径向分量对完整电磁波有一定的贡献;当收发天线间距大于3倍波长时,可应用传统远场分析进行近似处理。此外,在HFSS中对特定的芯片间无线互连场景进行了建模及电磁仿真:当天线两端到PCB介质板的距离约小于0.7~0.8mm时,PCB介质板对电磁波的反射会对天线造成一定的频偏,该频偏随着天线到PCB介质板的距离的增大而减小;当天线两端到PCB介质板的距离约大于0.7~0.8mm时,基本不会造成频偏。这为60GHz毫米波在芯片间无线互连中的应用提供了电磁传播的理论依据。 展开更多

关键词 完整电磁传播 径向分量 芯片无线互连

原文传递

芯片间无线互连通信系统结构设计

7

作者 杨曙辉 王彬 康劲 《北京信息科技大学学报（自然科学版）》 2014年第2期13-18,共6页

在分析了射频互连、交流耦合互连、三维互连、光互连以及基于片上天线无线互连等系统的优点、缺点基础上,阐述了基于印刷电路板(Printed Circuit Board,PCB)实现芯片间无线互连的新结构:以芯片管脚作为收发天线,利用PCB介质形成无线通... 在分析了射频互连、交流耦合互连、三维互连、光互连以及基于片上天线无线互连等系统的优点、缺点基础上,阐述了基于印刷电路板(Printed Circuit Board,PCB)实现芯片间无线互连的新结构:以芯片管脚作为收发天线,利用PCB介质形成无线通信信道。与其它互连方式相比,在减少PCB层数、减少对外部环境的电磁污染、实现无线多信道以及兼容互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor,CMOS)工艺等方面具有明显优势。设计了工作于60GHz的4个单极子天线阵列,代表2个芯片的4个管脚,仿真结果表明发射天线的S11在60 GHz时达到-19 dB,在4080 GHz之间均小于-10 dB,相对带宽约为50%,满足超宽带无线通信要求。 展开更多

关键词 芯片间无线互连 射频互连 交流耦合互连 3D互连 光互连 单极子天线

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60 GHz芯片间无线互连系统的MMSE-RAKE接收机误码性能分析

8

作者 李学华 彭江涛 王亚飞 《电讯技术》 北大核心 2015年第12期1349-1354,共6页

针对60 GHz芯片间无线互连信道中存在的多径衰落问题,将匹配滤波器和最小均方误差算法应用到60 GHz脉冲通信系统,重点分析多径信道下采用最小均方误差合并算法的RAKE接收机的误码性能。在IEEE 802.15.3c信道模型的基础上,对采用不同合... 针对60 GHz芯片间无线互连信道中存在的多径衰落问题,将匹配滤波器和最小均方误差算法应用到60 GHz脉冲通信系统,重点分析多径信道下采用最小均方误差合并算法的RAKE接收机的误码性能。在IEEE 802.15.3c信道模型的基础上,对采用不同合并方式、不同干扰用户数目下的RAKE接收机误码性能进行了研究。仿真结果表明,随着干扰芯片数量的增加,引入匹配滤波器和最小均方误差算法的RAKE接收机不仅降低了接收机的采样率,而且有效提高了系统抗多用户干扰的能力,为芯片间无线互连系统的RAKE接收机设计提供了技术参考。 展开更多

关键词 芯片间无线互连 60 GHz脉冲通信系统 RAKE接收机 最小均方误差算法 匹配滤波器

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60GHz芯片间无线互连系统中的Rake接收性能 被引量：6

9

作者 彭江涛 李学华 《电讯技术》 北大核心 2014年第10期1424-1429,共6页

在60 GHz芯片间无线互连信道中存在着多径干扰问题,采用Rake接收是提高系统性能的重要手段。针对脉冲超宽带(IR-UWB)的芯片间无线互连系统,分析了多径信道下Rake接收机的误码性能。在IEEE 802.15.3c信道模型基础上,对不同分支数以及不... 在60 GHz芯片间无线互连信道中存在着多径干扰问题,采用Rake接收是提高系统性能的重要手段。针对脉冲超宽带(IR-UWB)的芯片间无线互连系统,分析了多径信道下Rake接收机的误码性能。在IEEE 802.15.3c信道模型基础上,对不同分支数以及不同合并方案下的选择Rake(SRake)和部分Rake(P-Rake)接收机误码性能进行了研究。仿真结果表明采用支路数为2的PRake在数据速率为10 Gb/s时仍具有良好的抗多径性能,这为芯片间无线互连系统的Rake接收方案提供了技术参考。 展开更多

关键词 芯片间无线互连 60 GHz频段 脉冲超宽带 RAKE接收机 抗多径性能

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面向异质集成的纳米修饰互连技术 被引量：2

10

作者 方君鹏 王谦 +4 位作者 郑凯 周亦康 贾松良 王水弟 蔡坚 《微纳电子与智能制造》 2021年第1期89-97,共9页

异质集成在成本和可制造性等方面具有优势,是延续摩尔定律发展的重要技术路线,片间互连技术是异质集成的关键技术之一。首先介绍了片间互连的Cu-Cu键合技术及发展概况;接着重点介绍了一种面向异质集成的具有自主知识产权的纳米修饰互连... 异质集成在成本和可制造性等方面具有优势,是延续摩尔定律发展的重要技术路线,片间互连技术是异质集成的关键技术之一。首先介绍了片间互连的Cu-Cu键合技术及发展概况;接着重点介绍了一种面向异质集成的具有自主知识产权的纳米修饰互连技术,并介绍了该技术的研究进展,包括纳米颗粒表面形貌的表征和分析、纳米修饰互连技术的键合机理,以及纳米修饰键合技术在窄节距晶圆级图形化中的实现;最后展望了该技术在超窄节距无凸点片间互连技术中的应用前景。 展开更多

关键词 异质集成 片间互连 Cu-Cu键合 纳米修饰

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基于60 GHz的芯片间无线互连系统纠错编码方案研究 被引量：2

11

作者 申思雨 李学华 《科学技术与工程》 北大核心 2014年第26期87-91,共5页

针对60 GHz芯片间无线互连系统中信道突发性错误引起的误码问题,研究了该系统中不同纠错编码方案的误码性能。根据60 GHz短距离通信系统特点,分析了适用于此场景的CM7信道特性及衰落信道下的编码系统接收信噪比;在此基础上结合纠错编码... 针对60 GHz芯片间无线互连系统中信道突发性错误引起的误码问题,研究了该系统中不同纠错编码方案的误码性能。根据60 GHz短距离通信系统特点,分析了适用于此场景的CM7信道特性及衰落信道下的编码系统接收信噪比;在此基础上结合纠错编码理论,对汉明码和卷积码进行了误码性能分析与蒙特卡洛仿真,重点针对不同卷积码的编码增益、信噪比环境及最大通信距离,给出了可优先采用的编码方案,为60 GHz芯片间无线互连系统提供了纠错编码的技术参考。 展开更多

关键词 芯片 无线互连信道模型 纠错编码 编码增益

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一种面向多处理器互连的高速串行传输系统设计 被引量：5

12

作者 许晋彰 景乃锋 蒋剑飞 《微电子学与计算机》 北大核心 2020年第8期16-20,26,共6页

为了应对大数据量实时处理,解决处理器间通信带宽瓶颈.采用自主设计的混合多FPGA平台搭建了面向新型RISC-V处理器互连的高速串行传输系统,通过对互连接口的改进,实现了单通道4倍传输速率的提升.实验表明,该系统总吞吐率可达300 Gbps,单... 为了应对大数据量实时处理,解决处理器间通信带宽瓶颈.采用自主设计的混合多FPGA平台搭建了面向新型RISC-V处理器互连的高速串行传输系统,通过对互连接口的改进,实现了单通道4倍传输速率的提升.实验表明,该系统总吞吐率可达300 Gbps,单通道速率最高可达25 Gbps,支持的互连链路大于40路,传输误码率低于1E-11,能够满足高带宽、高可靠性传输需求,同时极大地减少了IO管脚数量.最后,基于该系统,在相同速率下对比和评估了3种高速串行协议的实现情况,为传输效率提升和系统优化提供帮助. 展开更多

关键词 高速串行 多处理器互连 FPGA设计 片间通信

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采用全局互连线随机模型的硅物理不可克隆函数的设计 被引量：1

13

作者 吴志安 段成华 《微电子学与计算机》 CSCD 北大核心 2012年第12期36-42,共7页

物理不可克隆函数(PUF)是一种新颖的从复杂物理系统中提取"秘密"的技术方法,有望在移动设备身份鉴别、密钥的生成和存储等诸多领域得到广泛应用.现有的硅PUF电路仅考虑了片上逻辑器件延时,而忽视了已经作为时序模型主导因素... 物理不可克隆函数(PUF)是一种新颖的从复杂物理系统中提取"秘密"的技术方法,有望在移动设备身份鉴别、密钥的生成和存储等诸多领域得到广泛应用.现有的硅PUF电路仅考虑了片上逻辑器件延时,而忽视了已经作为时序模型主导因素的全局互连延时,不符合物理电路的实际.本文在PUF的构造中考虑到IC加工工艺的变化性并结合互连延时模型,提出了一种新型的PUF电路.仿真实验是在Synopsys Hspice C-2010模拟设计平台上完成的,测量了PUF电路的片间差异和片内差异参数,评估了128位的PUF电路的性能.实验结果表明所设计的PUF电路是可行的,有望应用于移动计算身份鉴别和核心芯片防护. 展开更多

关键词 物理不可克隆函数 器件延时 互连延时 片间差异 片内差异

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用于光互连的聚硅氧烷脊型光波导研究 被引量：4

14

作者 冯向华 温昌礼 +1 位作者 季家镕 窦文华 《光电子．激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第1期38-41,共4页

采用软成型和图案转移技术,制备了可用于高速芯片间光互连的大尺寸聚硅氧烷脊型光波导,光波导长度达23 cm。利用有效折射率法,对芯层残留层和传输模场的关系进行了分析。采用截断和数字化散射两种方法,测得输入光波长为633 nm时的平均... 采用软成型和图案转移技术,制备了可用于高速芯片间光互连的大尺寸聚硅氧烷脊型光波导,光波导长度达23 cm。利用有效折射率法,对芯层残留层和传输模场的关系进行了分析。采用截断和数字化散射两种方法,测得输入光波长为633 nm时的平均传输损耗小于0.14 dB/cm。研究结果表明,波导的长度和损耗指标满足高速芯片间光互连的要求。 展开更多

关键词 片间光互连 聚硅氧烷波导 软成型 图案转移 传输损耗

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聚硅氧烷改性及多模光波导制备 被引量：5

15

作者 冯向华 季家镕 窦文华 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第5期303-307,共5页

采用含氢聚硅氧烷(HPSO)和二乙烯基苯(DVB)的交联体掺入聚二甲基硅氧烷(PDMS)中,使改性的聚二甲基硅氧烷(M-PDMS)折射率发生1%～1.8%的改变。M-PDMS及PDMS薄膜具有良好的光透射率和低的传输损耗,是低成本制备用于高速芯片间光互连聚合... 采用含氢聚硅氧烷(HPSO)和二乙烯基苯(DVB)的交联体掺入聚二甲基硅氧烷(PDMS)中,使改性的聚二甲基硅氧烷(M-PDMS)折射率发生1%～1.8%的改变。M-PDMS及PDMS薄膜具有良好的光透射率和低的传输损耗,是低成本制备用于高速芯片间光互连聚合物光波导的理想材料。采用软成型和图案转移法,用M-PDMS及PDMS分别作波导的芯层和包层制备了截面为50μm×50μm,长度大于20cm的聚硅氧烷多模光波导。用数字化散射法测量了所制备波导的传输损耗,测得输入光波长为633nm时平均传输损耗为0.137dB/cm。 展开更多

关键词 薄膜 芯片间光互连 聚硅氧烷波导 交联体 图案转移法 传输损耗

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基于软光刻的片间光学互连线路 被引量：9

16

作者 倪玮 吴兴坤 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第5期813-818,共6页

设计并试制了由软光刻法转印,可敷设在印刷电路板上用于芯片间互连的光学互连线路。提出了一种新颖的端口耦合结构,并发现在耦合适配段长度与接收窗口的长度比值为12∶1时耦合效率最佳,且该耦合结构有效降低了对安装精度的要求;分析了... 设计并试制了由软光刻法转印,可敷设在印刷电路板上用于芯片间互连的光学互连线路。提出了一种新颖的端口耦合结构,并发现在耦合适配段长度与接收窗口的长度比值为12∶1时耦合效率最佳,且该耦合结构有效降低了对安装精度的要求;分析了该光学互连线路在交叉布线时的基本准则,获得对于不同横截面矩形波导结构在交叉布线时呈现的串扰与交叉角度的相关性,并发现在强束缚下交叉角度大于54°的交叉结构都能达到低串扰(小于-30 dB)。采用软光刻技术制作了上述高聚物波导光学互连线路元件,实验测量结果与设计数据符合较好。与传统的光刻或激光直写技术相比,软光刻转印具有制作简单,易于实现高聚物三维结构的大批量高精度复制。 展开更多

关键词 导波光学 片间光互连 软光刻 光线追迹法

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基于磁控溅射制备金属纳米颗粒的低温键合技术研究 被引量：2

17

作者 方君鹏 王谦 +4 位作者 蔡坚 万翰林 宋昌明 郑凯 周亦康 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第2期34-42,共9页

三维集成是后摩尔时代异质集成的关键技术路线之一,片间互连是其关键技术。传统的金属热压键合技术由于存在键合温度高和键合时间长的问题,不再适用于三维集成技术的发展需求,新型的具有低温、短时和高可靠性特点的片间互连技术受到广... 三维集成是后摩尔时代异质集成的关键技术路线之一,片间互连是其关键技术。传统的金属热压键合技术由于存在键合温度高和键合时间长的问题,不再适用于三维集成技术的发展需求,新型的具有低温、短时和高可靠性特点的片间互连技术受到广泛关注。提出一种基于磁控溅射制备金属纳米颗粒的低温键合方法。首先采用磁控溅射方法分别进行金属Ag和Au纳米颗粒的制备,并将获得的金属纳米颗粒作为键合界面的修饰层应用于低温键合试验,实现了键合温度在200℃以内、键合时间为3 min的低温短时热压键合。接下来对键合之后的样品进行了剪切强度测试和表征,结果表明采用Ag纳米颗粒作为纳米修饰层的键合样品的平均剪切强度超过了10 MPa,采用Au纳米颗粒修饰的键合样品的平均剪切强度超过了15 MPa,且上述剪切强度都超过了Cr和二氧化硅之间的薄膜粘附强度,能够满足后续工艺的要求。此外还分别观测了不同样品的键合界面微观组织形貌,并且据此分析了基于磁控溅射制备金属纳米颗粒的低温键合技术的键合机理。 展开更多

关键词 片间互连 纳米修饰 低温短时热压键合

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