1、隨著CMOS集成工藝進入到超深亞微米以及納米時代，芯片的特征尺寸越來越小，在單個芯片上要求實現愈來愈復雜的功能，而傳統的架構方式及互連技術由于其在帶寬、延遲、功耗等方面的瓶頸問題已經無法滿足片上系統的需要。片上網絡是為了解決片上系統多個處理器核之間的互連難題和片上通信問題而提出的一種新方案，目前，片上網絡最常用的設計方案是采用光電混合互連結構，該結構采用光網絡來進行高速數據傳輸，電控制層實現對光網絡層的控制?，F在大部分的研究團隊對片上光

2、網絡的研究主要集中在光器件、路由器以及網絡拓撲結構的設計與優(yōu)化，在性能評價方面主要關注能耗、吞吐量、時延等指標的分析。光互連網絡實質就是由各種硅基波導器件組合而成的網絡，然而，串擾是硅基器件所固有的屬性，片上光網絡中累積的串擾量是制約其性能提高的瓶頸問題，因此將串擾問題作為本文研究的核心技術問題。在此之前，基于串擾問題的分析主要集中在傳統結構的光網絡中，考慮到改變基本光學器件十字狀交叉波導的交叉角度會引入不同量的串擾噪聲和插入損耗，因此

3、本文選擇最優(yōu)的十字狀波導交叉代替光路由器以及光網絡中固定的垂直交叉波導結構，并且發(fā)現其能夠較好地改善串擾問題，實現性能提升，這為擴大芯片上光互連網絡的規(guī)模奠定了理論基礎。本文主要以Torus為例建立基于串擾特性分析的片上光網絡信號傳輸情況的理論分析模型和仿真模型，為下一步設計具有更優(yōu)性能的光路由器和網絡結構提供了指導。
　　首先本文介紹了光網絡中所采用的硅基波導器件的基本結構和工作原理，由直波導和閉環(huán)波導設計而成的微環(huán)諧振器是實現

4、光開關功能的核心器件，接著給出了交叉波導、平行開關和交叉開關結構的損耗和串擾模型，其中交叉結構不再局限于傳統的垂直交叉結構。接下來介紹了Torus網絡結構及其采用的五端口路由器結構的基本特點，考慮到優(yōu)化的交叉角度能夠實現更低串擾的引入，因此將該優(yōu)化方法擴展至路由層與網絡層的設計，在此基礎上總結出低串擾和低損耗的芯片上光路由器的設計準則，并且給出了路由層和網絡層的理論分析模型。最后數值仿真和模擬仿真的分析結果表明，光網絡中采用的路由器結構

5、應盡可能減少微環(huán)諧振器和交叉結構的數量，在此基礎上，通過進一步應用角度優(yōu)化方法有效地降低串擾噪聲、提高信噪比、降低誤碼率，從而保證系統的通信質量以及實現性能的提升。比如，考慮Torus光網絡的規(guī)模為6×6，輸入光功率為0dBm時，使用優(yōu)化結構的光網絡的信噪比達到23.87dB，相對應用傳統的Crux或者Crossbar路由器于光網絡中而言，其信噪比分別提升了2.21dB以及9.27dB。基于光器件、路由器和網絡層的基本特性以及仿真結果，