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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 한태희
- 발행연도
- 2019
- 저작권
- 성균관대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수1
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인공지능, 사물인터넷, 빅데이터 등 데이터 중심 컴퓨팅 시스템으로 패러다임이 변해감에 따라 단일 시스템의 성능보다 여러 시스템을 유기적으로 연결해주는 인터커넥션 네트워크의 중요성이 비약적으로 증가하였다. 소자의 집적기술이 한계에 다다르고 전자기 간섭과 발열, 전력소모의 한계문제로 인해 기존 전기회로 시스템으로는 시대가 요구하는 고대역폭 초 저 지연시간의 네트워크 구성이 불가능하다. 하이브리드 광학 네트워크-온-칩은 실리콘 포토닉스 기술과 3D 집적회로 기술 등 최신 기술의 발달을 바탕으로 기존 전기회로의 한계점을 돌파할 대안으로 자리 잡고 있다.
현재 실리콘 포토닉스 설계환경은 소자수준의 시뮬레이션 환경을 기반으로 시스템 수준의 설계 및 검증을 진행해야 한다. 선형시스템의 마이크로링 공명기 모델을 기반으로 과도응답모델을 제안하였고, MR변조기의 온-오프 비율에 따른 통신가능성에 대한 분석을 진행하였다. 최종적으로 소자 수준의 실리콘 포토닉스 소자를 시스템수준에서 분석할 수 있도록 추상화 모델을 개발하고, 이 모델을 바탕으로 광학 하이브리드 네트워크-온-칩의 설계 및 검증 방식을 제안하였다. 특히 공명구조로 인해 시뮬레이션 비용이 매우 증가하는 마이크로링 공명기를 분석하고 마이크로링 공명기에 최적화된 신호계산기법을 개발하여 송수신기 간 신호전달 계산시간을 급격히 단축시켰다. 또한 전체 네트워크의 경로 분석 방식을 제안하여 하이브리드 광학 네트워크-온-칩의 다양한 아키텍처의 안정성과 실현가능성에 대한 평가가 가능하다. 본 연구과제를 통해 시스템수준에서 소멸비, 전달시간, 위상간섭 등 광학효과를 고려한 시스템 수준의 설계 및 검증이 가능하게 되었다.
현재 실리콘 포토닉스 설계환경은 소자수준의 시뮬레이션 환경을 기반으로 시스템 수준의 설계 및 검증을 진행해야 한다. 선형시스템의 마이크로링 공명기 모델을 기반으로 과도응답모델을 제안하였고, MR변조기의 온-오프 비율에 따른 통신가능성에 대한 분석을 진행하였다. 최종적으로 소자 수준의 실리콘 포토닉스 소자를 시스템수준에서 분석할 수 있도록 추상화 모델을 개발하고, 이 모델을 바탕으로 광학 하이브리드 네트워크-온-칩의 설계 및 검증 방식을 제안하였다. 특히 공명구조로 인해 시뮬레이션 비용이 매우 증가하는 마이크로링 공명기를 분석하고 마이크로링 공명기에 최적화된 신호계산기법을 개발하여 송수신기 간 신호전달 계산시간을 급격히 단축시켰다. 또한 전체 네트워크의 경로 분석 방식을 제안하여 하이브리드 광학 네트워크-온-칩의 다양한 아키텍처의 안정성과 실현가능성에 대한 평가가 가능하다. 본 연구과제를 통해 시스템수준에서 소멸비, 전달시간, 위상간섭 등 광학효과를 고려한 시스템 수준의 설계 및 검증이 가능하게 되었다.
목차
제1장 서 론 31. 연구 배경 32. 연구의 필요성 4제2장 기존 연구 51. 삽입손실과 크로스톡 노이즈 51) 삽입 손실(insertion loss) 52) 크로스톡 노이즈 (Cross-talk Noise) 63) 소멸비 (Extinction Ratio) 74) 파장 분할 다중화 (wavelength division multiplexing, WDM) 72. 기본 광학 통신 83. Hybrid Optical Network-on-Chip (HONoC) 10제3장 마이크로링 공명기 모델 111. 연구 배경 112. MR 과도응답 모델 121) MR 변조기 모델 122) MR 스위치 모델 143) MR 과도응답 163. 구현 및 검증 171) 시뮬레이션 환경 172) 시뮬레이션 결과 174. 결론 20제4장 마이크로링 공명기 소멸비 연구 211. 연구 배경 212. 광 신호 특성 및 소멸비 221) 광 신호의 특성 222) 광학 변조기와 소멸비 233) 삽입손실과 소멸비 233. 광학 온-칩 인터커넥트의 소멸비 분석 241) 단순경로의 소멸비 효과 242) 광학 온-칩 인터커넥트의 소멸비 효과 264. 결론 29제5장 HONoC연구기법 301. 배경 301) 연구 배경 302) 연구 가치 302. 관련 연구 311) 실리콘 포토닉스 소자 시뮬레이션 312) FDTD / Mode solver 313) Analog and Mixed-signal (AMS) simulation 324) 마이크로링 공명기 모델 333. 광 신호 모델 341) 범용 광학 소자 모델 342) 단일 MR 모델링 353) 광 신호 경로 분석 모델 374) 계산 주기 동기화 395) Cascaded MR 스위치의 선형시스템 모델 404. 광학 신호 분석 기법 421) 분석 기법 개요 422) 통신 경로 분석 433) 신호 전파 계산 435. 평가 451) 시뮬레이션 환경 451) 단일 신호의 성능평가 462) 다중 신호의 성능평가 476. 요약 및 결론 49제6장 결론 50참고문헌 51
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