A Process-Variation-Tolerant Method for Nanophotonic On-Chip Network
A Process-Variation-Tolerant Method for Nanophotonic On-Chip Network
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纳米光子片上网络的工艺变化容忍方法
DOI：
10.1145/3208073
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发表时间：
2018
影响因子：
2.2
通讯作者：
Melhem, Rami
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Xu, Yi;Yang, Jun;Melhem, Rami
纳米光子网络是未来片上网络的潜在候选者，由于几个设备级的限制，其可靠性受到了挑战。其中一个主要问题是制造错误（又名工艺变化）可能导致设备故障，导致通信不可靠。例如，微环谐振器，一种优选的光调制器器件，在工艺变化（pv）下可能不会在指定波长共振，导致通信错误和带宽损失。本文针对微环的波长漂移问题，以及由此引起的光网络带宽损失问题，提出了一系列的解决方案。目标是通过在微环和波长之间的适当安排以最小的功率要求最大化网络带宽。我们的安排，称为“MinTrim”，使用简单的整数线性规划解决了这个问题，添加了补充微环，并允许灵活地将波长分配给网络节点，只要得到的网络呈现最大带宽。每个步骤都展示了如何以更低的功耗需求改善带宽供应。对一个示例网络的评估表明，由于pv，基线网络可能损失40%以上的带宽。MinTrim可以恢复这种损失，从而产生98.4%工作带宽的网络。此外，布置微环所需的功率比基线低39%。因此，MinTrim提供了一种高效的耐pv解决方案，以提高片上光子学的可靠性。
Nanophotonic networks, a potential candidate for future networks on-chip, have been challenged for their reliability due to several device-level limitations. One of the main issues is that fabrication errors (a.k.a. process variations) can cause devices to malfunction, rendering communication unreliable. For example, the microring resonator, a preferred optical modulator device, may not resonate at the designated wavelength under process variations (PVs), leading to communication errors and bandwidth loss.This article proposes a series of solutions to the wavelength drifting problem of microrings and subsequent bandwidth loss problem of an optical network, due to PVs. The objective is to maximize network bandwidth through proper arrangement among microrings and wavelengths with minimum power requirements. Our arrangement, called “MinTrim,” solves this problem using simple integer linear programming, adding supplementary microrings, and allowing flexible assignment of wavelengths to network nodes as long as the resulting network presents maximal bandwidth. Each step is shown to improve bandwidth provisioning with lower power requirements. Evaluations on a sample network show that a baseline network could lose more than 40% bandwidth due to PVs. Such loss can be recovered by MinTrim to produce a network with 98.4% working bandwidth. In addition, the power required for arranging microrings is 39% lower than the baseline. Therefore, MinTrim provides an efficient PV-tolerant solution to improving the reliability of on-chip photonics.
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DOI：
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发表时间：
2012
期刊：
IEEE/OSA Journal of Optical Communications and Networking
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作者：
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通讯作者：
Shiyuan Yang
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发表时间：
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通讯作者：
S. Yoo
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发表时间：
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作者：
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Danxia Xu
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通讯作者：
V. Ivin