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DARPA授权BAE、雷声公司开发增强嵌入式计算系统连接的光互连技术
2019-07-11


[据军事和航空航天电子网站201979日报道]
为寻求利用光互连来提高高性能嵌入式计算带宽、功效、信道密度、链路覆盖范围的技术,美国国防先期研究计划局(DARPA)已经与雷声公司和BAE系统公司签订为实现最大程度尺寸缩放的光电子学封装技术研究PIPES)项目合同,约投入120万美元。



PIPES项目旨在通过开发用于数字微电子的光学信号技术来颠覆性地实现系统的可扩展能力。DARPA官?#21271;?#31034;,该计划将采用光子学与先进集成电路的紧密集成,以实现系统间前所未有的连接。



2019628日,DARPABAE系统公司授出价值为576355美元的合同;78日,DARPA与雷声公司签订相关工作合同。



该项目主要目标包括:一是把光子互连集成到最先进的多芯片模块,用于系统原型设计;二是利用新兴组件技术、光电集成技术、可扩展架构和多路复用技术提升嵌入式光信号性能;三是开发低损耗光学封装和可重复配置的交换技术;四是建立一个国内自主化生态系统,使军事系统设计人员能?#25442;?#24471;为嵌入式计算内封装光子信号的新能力。



DARPA研究人员称,自2005年左右时钟频率缩放结束以来,微电子行业逐渐采用并行性来维?#20013;?#33021;增长。然而,?#38469;?#24182;行性优势的不是单个节点?#31995;?#35745;算能力,而是嵌入式计算节点之间的数据转移。



虽然现阶段在芯片内核?#32422;?#20351;用高带宽电路连接的多芯片模块之间实现短距离连接?#24378;?#34892;的,但是由于频率?#32422;?#35206;盖范围扩展性较差,导致这种互连性能会在较长的电路板长度下迅速降低,限制了片外输入/输出(I/O)容量,降低了系统性能并限制了可扩展性。



当然,光子收发器模块通过光纤可以实现长距离的高带宽、低损耗的光信号传输,但是光纤的输入/输出通常在电路板上与可插?#25991;?#22359;的多芯片模块(MCM)利用电路连接,其连接电路的功耗和密度将会限制整体的性能。



相反,DARPA研究人员正试图通过降低信号能量和延迟来进行改进,同时提高整体信号容量和组件密度。这就是PIPES项目的由来。



开发高效、高带宽、封装级光子信号模块将对高性能计算、运用机器学习、高级传感器和无线接口的大数据应用产生重大影响。



当下,虽然光信号传输在电路板和机架级系统中是比较常见的,但它尚未集成在组件交换芯片、中央处理单元(CPU)和图?#26410;?#29702;单元(GPU)中。



PIPES计划围绕三个技术领域:光子学运用于多芯片模块、大规模并行传输光子化和互连结构,?#21592;?#22312;未来的系统中实现封装级光子的输入/输出。



PIPES项目为期42个月,分为三个阶段:概念、组件和功能的演示;集成和原型设计;实现可扩展性、复?#26377;院统?#29087;度检验。(工业和信息化部电子第一研究所  高佳驰 李?#27982;簦?/span>



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