高性能处理器目前普遍采用多核并行处理的架构，其性能不仅取决于处理核心的性能和数量，也取决于处理核心之间的通信效率。随着片上集成的处理核心越来越多，多核处理器对片上网络通信带宽的要求越来越高，传统金属连线实现的片上网络因其高功耗、低带宽及高延迟逐渐成为多核处理器发展的瓶颈，光互连以其低功耗、高带宽与低延迟被广泛认为是一个非常有前景的替代方案。
光调制器是片上光互连的核心器件，其基本功能是实现信息从电域向光域的转换。中科院半导体研究所科研人员通过优化波导结构和反向PN结，获得具有高调制效率（VpL=1.26V·cm）的调制结构。通过优化设计获得了低传输损耗的共面波导电极，通过端接的方式降低电信号反射，采用差分驱动降低工作电压，在保证调制速率的前提下，显著降低了功耗。
半导体所科研人员研制出了调制速率为26Gb/s，消光比为9dB，驱动电压为0.5V，功耗为146fJ/bit的Mach-Zehnder硅光调制器，将载流子耗尽型Mach-Zehnder硅光调制器的功耗从国际上普遍的几个pJ/bit降低了一个数量级。
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|
单位 |
调制速率 (Gbit/s) |
消光比（dB） |
驱动电压（V) |
长度（mm） |
功耗(pJ/bit) |
参考文献 |
|
Intel |
40 |
1.2 |
6.5 |
1 |
30 |
OE 15 (2007) 660 |
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IBM |
10 |
~ |
7.6 |
0.2 |
5 |
OE 15 (2007) 17106 |
|
Kotura |
12.5 |
7.3 |
6 |
1 |
>14.4 |
OE 18 (2010) 7994 |
|
Surrey |
50 |
2.2 |
6.5 |
1 |
4.2 |
PTL 24(2012) 234 |
|
Fujikura |
12.5 |
9 |
5 |
4 |
>10 |
OE 19 (2011) B26 |
|
Alcatel-Lucent |
50 |
4.7 |
4.5 |
2 |
>2 |
OE 20 (2012)6163 |
|
ETRI |
30 |
7.2 |
1.2 |
1 |
- |
OE 19 (2011) 26936 |
|
IME |
10 |
8.74 |
5 |
4 |
>12.5 |
OE 19 (2011) 18029 |
|
ISCAS |
12.5 |
7.7 |
1 |
2 |
2.4 |
OE 20 (2012) 3209 |
|
26 |
9 |
0.5 |
2 |
0.146 |
OE 20 (2012) 7081 |
半导体所的器件与国际同行研究结果的比较
载流子耗尽型Mach-Zehnder硅光调制器的结构及性能
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