摘要：为了满足高带宽、高密度的数据互联需求,本文基于IMEC的硅光子SOI工艺提出了一种紧凑型行波驱动电极的马赫-曾德(MZ)调制器结构.本文详细分析了设计高速行波电极需解决的问题,包括考虑阻抗匹配、微波损耗以及电光信号的速度匹配问题.设计实现了单通道MZ调制器电光调制3dB带宽17GHz,可支持25Gbps的传输速率.同时为了应用于多通道高密度的电光集成互联中,优化了电极结构,使得MZ调制器面积节省25%.

摘要：本文提出了一种面向高密度集成的多通道Mach-Zehnder调制器的驱动器电路结构,单通道驱动器包含信号均衡器、时钟树模块、时钟延时控制模块和输出摆幅控制模块等电路,支持各通道25GHz高速差分时钟延时与驱动器输出摆幅的独立可调,以及最高25Gbps的NRZ数字信号传输.基于TowerJazz0.18μm SiGe BiCMOS工艺,完成了6通道驱动器的芯片设计.仿真结果表明,单通道带宽达到17.2GHz,最大差分输出摆幅为3Vppd,Jitter约为8.9ps,在2.3/3.6V双电源供电下单通道功耗约为646.9mW.

摘要：大规模网络结构设计是构建大规模分布式系统和E级高性能计算集群的核心技术之一,底层网络设计者需要结合顶层应用通信流量特征,进行网络结构选型与优化.不当的应用通信模型会引起网络结构设计与实际需求的背离,进而导致系统通信和整体性能的下降.传统基于"黑盒"数据分析的流量建模方法存在业务建模粒度粗和应用数据规模扩展性差等缺陷.该研究引入模拟业务内部逻辑的"事件驱动"思想,提出一种针对主流计算模式MapReduce进行流量建模与流量产生方法.与真实应用流量的对比评测显示,该方法能够准确体现MapReduce计算业务所产生网络流量的特征.基于正确的流量模型,该文对四种主流数据中心网络进行了性能模拟分析.结果表明:相较负载随机均匀分布流量,同一种网络在负载MapReduce特性流量时性能将下降超过30%,因此特性流量能更加明显地展现网络拥塞与瓶颈问题.仿真实验所得到的有关网络性能瓶颈、拓扑可扩展性以及网络性价比的结论,为大规模数据中心网络选型和性能优化提供了新的依据.

摘要：指出半导体工艺与晶体管特性参数的随机波动随着芯片特征尺寸不断减小越来越大,传统的基于预匹配的寄存器堆设计方法必须通过增大匹配裕量来保证读写操作的可靠性,为了克服制约寄存器堆性能提升的这一关键因素,提出了一种基于自适应时序匹配的低功耗寄存器堆电路结构。该结构通过对多端口寄存器堆的访存时序进行自适应匹配与调优,达到减小寄存器堆访问延时、降低功耗以及提高芯片工艺敏感度的目的。电路及版图仿真结果显示:基于该方法实现的3读2写32×64 bit寄存器堆,在SMIC 40nm工艺条件下,芯片面积为135.5μm×65.1μm,访存延迟为357ps,相比于传统的Chain Delay匹配技术,延迟减小22%,功耗降低35%。

摘要：为进一步提升网络性能,在处理器内集成网络设备逐渐成为趋势,但随着片上处理器数目以及高维度系统域网络对片间互连端口数目需求的不断增加,传统的集成集中式Router的结构(如IBM Blue Gene/Q)将面临可扩展性、片上流量均衡及片间接入公平性等问题。基于此,提出了片上网络和片间系统域网络协同设计方法,以分布式的虚拟Router架构替代传统集中式的Router架构,一方面通过将片间网络接口分布在片上网络,为处理器核提供均衡、公平的网络服务,另一方面省去了集中式Router中的交叉开关,进而消除了片间交换的扩展性限制,降低了CPU集成片间网络设备的成本。从协同路由、协同网络接口布局和协同参数设置三个方面对该协同设计方法进行了系统性的探索,并通过对TMesh网络架构进行实例研究,给出了虚拟Router架构的性能和可行性分析。

摘要：在千万亿次规模的系统中,互连网络设计面临新的挑战.高性能节点和大规模是构建千万亿次系统的主要技术趋势,不断提高的节点计算能力要求互连网络提供更高的性能,而不断增大的规模又对互连网络扩展性提出了更高的要求.此外,随着系统规模的增大,集合通信的执行时间也在不断增长,制约了应用的扩展性,集合通信的性能需要得到进一步优化.除性能之外,可靠性问题也随着系统规模的扩大而日益严重.而随着计算节点性能的不断提高,互连网络逐渐成为限制大规模计算机系统性能的瓶颈.互连网络核心部件交换芯片可提供的聚合网络带宽受到工艺和封装技术的限制.从网络结构与交换机结构的协同设计思想出发,提出了一种在交换机聚合带宽限定的条件下多轨分割网络结构和设计方法.通过数学建模和网络模拟仿真,分析了该多轨分割网络的性能边界.评测结果表明:该网络可将短消息(长度小于128B)的平均延迟性能提高10倍以上,为以短消息占多数的数据中心网络的性能优化提供了新思路.

摘要：非连续数据通信是指发送端将位于不同地址的多块数据传输到接收端的多个非连续地址.这种通信模式在科学计算应用中十分常见,如求解计算、FFT计算、流体力学模拟等应用均涉及矩阵的转置传输,多维矩阵的子矩阵传输,非结构化数据访问等非连续数据通信.所以,非连续数据的通信性能对众多科学计算应用有重要的影响.目前,有多种实现非连续数据通信的卸载或者非卸载的方法,但是迄今没有工作在同一平台对主流的非连续数据通信实现方法进行评测和分析,也没有工作对每一种实现方式适用的情况进行总结.本文首先总结了目前非连续数据通信的实现方式,然后,本文使用已有的测试集和自己设计的测试集对不同方式的非连续数据通信性能进行了详细的对比测试,细粒度地分析了在不同数据分布的情况下数据拷贝和RDMA通信的开销,尤其对基于RDMA sg_list(scatter-gather list)和UMR(User-mode Memory Registration)功能的卸载性能进行了分析,并总结了各种非连续数据通信方式的适用情况和存在的问题.最后,本文通过实验验证了分析结果的正确性,并对于该分析结果相关的技术提出了优化的方向.

摘要：为了提升带宽利用率,克服低速电光调制器调制高速信号所引发的光纤链路中的色散、电学链路中的延时以及链路中的噪声影响,采用最大似然序列估计均衡器以及最小均方差自适应算法进行数字信号恢复。针对特定光电链路参数,依据最大似然序列估计原理提出了两倍基带频率采样下的维特比简化算法,算法通过加入矫正信息的状态约束以及最小均方算法进行信道评估,分离维特比状态数与保存序列数的依赖性,在降低算法的复杂度的同时降低误码率。通过链路仿真,验证了方法的有效性,最高可达4.67bit/Hz。

摘要：文章综述了微透镜阵列制备技术的最新研究进展,并将这些制备方法分为直接法和间接法进行了对比分析。回顾了微透镜在光场成像应用中的研究进展,指出目前该领域的研究重点是光场相机设计的新思路及提高分辨率的相应模型算法。

摘要：采用等离子体增强原子层沉积(PEALD)技术在单晶硅衬底上成功制备了具有(002)晶面择优取向的氮化铝(AlN)晶态薄膜,为设计新型压电功能器件提供了思路。利用椭圆偏振光谱仪(SE)、原子力显微镜(AFM)、X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)对样品的生长速率、表面形貌、晶体结构、薄膜成分进行了表征和分析。结果表明,在250℃沉积温度下,以N_(2)、H_(2)和Ar的混合气体的等离子体作为共反应物,在相同工艺条件下仅增加前驱体三甲基铝(TMA)脉冲注入之后的氮气吹扫时间(t_(p1)),制备的AlN薄膜的(002)晶面择优取向趋于显著,说明t_(p1)的增加可以促进Al和N原子的有序排列,并促进(002)晶面择优取向形成。实验中,t_(p1)为30 s且循环次数为1 150时,PEALD制备的AlN薄膜表面平整光滑,均方根表面粗糙度为0.885 nm,(002)晶面衍射峰最明显,薄膜中氧原子数分数为11.04%,氧原子在AlN薄膜中形成氧缺陷并形成一种稳定的基于八面体配位铝的新型氧缺陷相,XPS结果证明了N—O—Al键的形成。