Conception et modélisation de la répartition de l'horloge des systèmes intégrés par voie otpique

Design and modeling of optical clock distribution networks in integrated systems

• Auteur / Autrice : Grzegorz Tosik
• Direction : Frédéric Gaffiot
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Electronique
• Date : Soutenance en 2004
• Etablissement(s) : Ecully, Ecole centrale de Lyon en cotutelle avec Université de Lodz
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'électronique, optoélectronique et microsystèmes (Ecully, Rhône)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Microprocesseurs

Interconnexions optiques

Circuits intégrés

Mots clés libres

Horloge optique

System on chip

Résumé

Le but de ce travail est de permettre une comparaison sans ambigui͏̈té des performances d'un réseau de distribution classique de l'horloge des circuits intégrés avec celles d'un réseau optique. Puisque le réseau de distribution de l'horloge prend une part essentielle à la consommation globale d'un circuit intégré, la distribution d'horloge a servi de système de test. La puissance consommée par un réseau métallique a été calculée et des projections ont pu être faites pour les noeuds technologiques futurs. De manière analogue, la puissance totale consommée dans un arbre de distribution optique a été estimée, le calcul prend en compte la puissance consommée dans la source optique, dans le réseau de distribution proprement dit et dans les photorécepteurs. Ainsi, une comparaison fiable des deux technologies a pu être proposée. Elle montre que la puissance dissipée dans l'arbre primaire optique peut être jusqu'à 5 fois inférieure à la puissance consommée dans le réseau classique.

The purpose of this thesis is to provide an unambiguous comparison in terms of dissipated power between optical and electrical clock distribution networks (CDN). A new optical H-tree clock distribution architecture, in which optical waveguides are used as the signal paths are proposed. For this structure, detailed comparative simulations in terms of power dissipation of both optical and electrical H-tree clock networks for future technology generation parameters have been performed. It is shown that the power consumption in optical H-tree allows the distribution of high local frequency signals across the chip, with significantly lower power dissipation than the electrical system.