16、硅光子学：片上系统视角下的互连技术

硅光子学：片上系统视角下的互连技术

1. 错误处理方式

当检测到错误时，有两种不同的处理方式：
- 前向纠错（FEC） ：利用编码的特性来纠正错误。
- 重传 ：也称为自动重传请求（ARQ），接收方要求发送方重新传输受错误影响的码字。

FEC 方案需要更复杂的解码器，而 ARQ 方案需要存在从接收方到发送方的反向信道，以便请求重传。

2. SoC 集成问题

使用最新的 CMOS 技术时，SoC 的物理设计面临着两类问题：

2.1 物理问题

主要与硬宏和标准单元的布局，以及时钟网络和通信系统线路的布线困难有关。例如，在一个用于消费应用的 CMOS 芯片示例中，互连的标准单元布局可能因可用物理空间的不规则形状和大小而变得困难，长线路的布线也可能会出现拥塞。

2.2 性能问题

主要与不同 IP 的带宽需求有关。为了满足这些需求，SoC 需要以非常高的速度运行。目前，集成电路的特征尺寸和电路速度遵循摩尔定律已有 30 多年，CMOS 集成能力仍在不断提高。然而，金属互连的 RC 时间常数无法充分降低以满足未来几年高带宽应用的需求。内部数据处理速度已达 GHz 级别，但芯片间的时钟速率仍被限制在数百 MHz，芯片间通信速率成为高性能系统的限制因素。

随着特征尺寸的缩小，虽然晶体管门长度的减小提高了电路速度，但全局线路的信号延迟时间却随着技术的发展而增加，主要是由于线路电阻和长度的增加。为了减少运行延迟、功耗和串扰，目前的趋势是通过使用电阻率较低的金属（如铜代替铝）和低介电常数的绝缘体来