KR20200034813A - 다중 코어 프로세서용 광학 버스 - Google Patents

Abstract

하나의 코어와 통신하는 하나의 발광기로부터의 발광이 그 각각의 프로세서 코어와 통신하는 다수의 광검출기의 각각 상에 집속되도록 광 전파층 내 측위를 따라 점진적으로 변하는 유효 굴절률을 갖는 가변 두께 광 전파층을 채용하는 평면형 도파관을 통해 코어들 간에 광학 버스 전달을 제공하는 멀티 코어 프로세싱용 광학 버스.

Description

다중 코어 프로세서용 광학 버스

현대 컴퓨터 프로세서들의 진보는 장벽에 부딪혔다. 추가 연산력을 얻으려면 수년 동안 비교적 변함 없이 유지되어 온 클록 속도를 극복하기 위해 여러 코어를 통합해야 한다. 그러나, 여러 코어 간의 효율적인 통신은 추가 연산력을 얻는 데 또 다른 장벽을 제시한다.

현재 버스 기반 인터커넥트들은 10-20개의 코어로 제한된다. 프로토타입 프로세서들(MIT Raw, Tilera, Intel Terascale 프로토타입)은 유선 네트워크들을 통해 상호 연결된 거의 100개의 코어를 채용하는데 인접 코어들 간의 코어 간 통신으로만 제한된다. 또한, 유선 네트워크들은 과도한 열을 발생시킬 뿐만 아니라 귀중한 공간과 에너지를 소비한다.

유선 코어-코어 통신에 대한 대안은 각각의 코어가 광 펄스들을 방출 및 수신하고 모든 코어가 동일한 정보를 수신할 수 있게하는 광 섬유를 통해 구현되는 광 통신이다. 선택적 통신은 상이한 주파수들의 빛으로 정보를 보냄으로써 이루어질 수 있다.

또한 광 섬유 기술은 광 데이터 전송의 일차원적 성질로 인해 전송 용량이 제한된다. 컴퓨터들이 100개 이상의 코어 프로세싱을 통합함에 따라, 광 섬유 기술은 그러한 강력한 코어 간 데이터 전송 용량을 제공할 수 없을 것이다.

따라서, 수백 개의 광학적으로 연결된 코어를 채용하는 프로세서들에 데이터 전송을 제공하는 광 전송 기술이 필요하다.

본 발명의 교시 내용에 따르면 다중 코어 프로세서용 광학 버스로서, 두 비-전파층 사이에 개재되는 가변 두께 광 전파층 내의 실질적으로 전 내부 반사를 제공하는 평면형 도파관으로서, 상기 광 전파층은 상기 광 전파층 내 측위를 따라 점진적으로 변하는 유효 굴절률을 갖는, 상기 평면형 도파관; 상기 도파관에 내장되는 조명 포트 세트로서, 상기 포트들이 상기 세트의 임의의 광 포트에서 나오는 조명을 상기 세트의 복수의 나머지 포트 상에 집속시키도록 분산되는, 상기 조명 포트 세트; 및 상기 세트의 하나 이상의 조명 포트를 발광기들로서 선택적으로 활성화시키는 동시에 상기 세트의 나머지 조명 포트들을 광 수신기들로서 활성화시키도록 구성된 광 관리 시스템을 포함하는, 광학 버스가 제공된다.

본 발명의 추가 특징에 따르면, 상기 광 전파층은 비-전파층에 의해 분리된다.

본 발명의 추가 특징에 따르면, 상기 복수의 조명 포트는 상기 평면형 도파관의 비-광 전파층에 내장된다.

본 발명의 추가 특징에 따르면, 상기 광 관리 시스템은 상기 광학 버스에 의해 연결되는 적어도 하나의 코어에 구현된다.

본 발명의 추가 특징에 따르면, 상기 조명은 전자기 스펙트럼의 적외선 영역 내 파장으로 구현된다.

본 발명의 추가 특징에 따르면, 상기 두 비-전파층의 각각은 서로 상이한 굴절률을 갖는다.

본 발명의 추가 특징에 따르면, 상기 평면형 도파관 상에 배치되는 주변 반사기가 또한 제공된다.

본 발명의 추가 특징에 따르면, 상기 주변 반사기는 브래그 반사기로서 구현된다.

또한 본 발명의 교시 내용에 따르면, 프로세서의 다중 코어 간에 데이터를 광 전달하는 방법으로서, 평면형 도파관에 내장된 방출기로부터 광을 방출하는 단계로서, 상기 방출기는 제1 프로세서 코어와 통신하는, 상기 광을 방출하는 단계; 상기 평면형 도파관의 두 비-전파층 사이에 개재되는 가변 두께 광 전파층을 통해 상기 광을 보내는 단계로서, 상기 광 전파층은 상기 광 전파층 내 측위를 따라 점진적으로 변하는 유효 굴절률을 갖는, 상기 광을 보내는 단계; 상기 평면형 도파관에 내장된 복수의 광검출기 상에 상기 광을 집속시키는 단계로서, 상기 복수의 광검출기의 각각은 별개의 프로세서 코어들과 통신하는, 상기 광을 집속시키는 단계를 포함하는, 방법.

본 발명의 추가 특징에 따르면, 상기 광을 집속시키는 단계는 반사기로부터 반사하는 단계를 포함한다.

본 발명의 추가 특징에 따르면, 상기 반사기는 브래그 반사기로서 구현된다.

본 발명의 추가 특징에 따르면, 상기 방출기는 이중 기능 조명 포트로서 구현된다.

본 발명의 추가 특징에 따르면, 상기 광검출기들은 이중 기능 조명 포트로서 구현된다.

본 발명으로 여겨지는 기술 요지가 특히 본 명세서의 결론 부분에서 언급되고 뚜렷하게 청구된다. 그러나, 구성 및 동작 방법 양자에 관한 본 발명은 그것의 목적들, 특징들 및 이점들과 함께, 첨부 도면들과 읽을 때 이하의 상세한 설명을 참조하여 가장 잘 이해될 수 있으며 이러한 첨부 도면들에서:
도 1은 일 실시 예에 따른, 평면 파장의 전파층의 높이의 함수로서 유효 굴절률의 조합된 그래픽식 및 도식적인 도면이다;
도 2는 일 실시 예에 따른, 광학 버스의 도식적인 단면도이다;
도 3은 원형의 광학 버스 실시 예에 대한 분기점으로부터 다수의 초점으로 수렴되는 광 전파를 도시하는 광학 버스의 전파층의 도식적인 상면도이다;
도 4는 정사각형의 광학 버스 실시 예에 대한 분기점으로부터 다수의 초점으로 수렴되는 광 전파를 도시하는 광학 버스의 전파층의 도식적인 상면도이다;
도 5는 정사각형의 광학 버스 실시 예에 대한 분기점으로부터 다수의 초점으로 수렴되는 나선형 광 전파를 도시하는 광학 버스의 전파층의 도식적인 상면도이다;
도 6은 일 실시 예에 따른, 프로세서의 다중 코어 전용 조명 포트 어레이들을 도시하는 광학 버스의 도식적인 상면 사시도이다.
장치 요소들은 요소들을 강조하기 위해 일정한 비율로 그려지지 않았을 수 있고 참조 부호들은 대응하는 또는 유사한 요소들을 나타내기 위해 도면들 중에 반복될 수 있다는 것이 이해될 것이다.

이하의 내용에서, 많은 세부사항이 본 발명에 대한 충분한 이해를 제공하기 위해 제시된다. 그러나, 본 발명이 이러한 구체적인 세부사항들 없이 실시될 수 있다는 것이 해당 기술분야에서의 통상의 기술자들에 의해 이해될 것이다. 본 발명의 특징들 및 단계들을 강조하기 위해 주지의 방법들, 절차들 및 구성요소들은 생략된다.

본 발명은 개괄적으로 광 데이터 통신에 관한 것으로, 구체적으로는 평면형 도파관으로서 구현된 광학 버스를 통한 코어 간 통신을 개선함으로써 연산력을 증가시키기 위해 단일 프로세서에 효과적으로 채용될 수 있는 코어들의 수를 확장하는 것에 관한 것이다. 광학 버스는 바람직하게는 공간 선택성을 이용하여 각 코어 상에 수천 개의 발광기 및 광 수신기를 광학적으로 연결시킨다. 그 결과, 버스에서 이용 가능한 전송 채널들의 수가 조명 포트들을 수용하기 위해 도파관의 전파층의 집속 영역에서 이용 가능한 영역으로 제한된다.

이 문서 전체에서 이하의 용어들이 사용될 것이다.

"조명 포트(illumination port)" 또는 "포트"는 해당 기술분야에 알려져 있는 바에 따라 적용되는 볼타 바이어스의 방향에 따라 발광 다이오드(LED) 또는 광다이오드 중 어느 하나로서 활성화될 수 있는 이중 기능 마이크로-다이오드를 지칭한다. "광검출기"라는 용어는 "광다이오드"를 지칭한다.

"포트 세트"는 전파층의 초점들에 배치되는 조명 포트 세트를 지칭한다.

"집속 영역(focusing region)"은 이 영역의 임의의 지점에서 방출되는 다수의 광선집속 영역 내의 대응하는 지점들에 집속된다는 조건을 총족시키는 전파층의 영역을 지칭한다. 이 조건이 충족되는 두께 프로파일의 지오메트리는 여러 비-제한적 실시 예가 여기에 제시된 바와 같은 실시 예의 함수이다.

상술된 바와 같이, 광학 버스는 평면형 도파관으로서 구현되고, 상대적으로 낮은 굴절률 물질들이 보다 높은 굴절률 물질을 개재하는 상대적으로 높고 낮은 굴절률 물질들의 층들이 교대하여 구성된다. 본 문서는 범위를 줄이지 않으면서, 실리카-실리콘-실리카 개재 구조를 채용하는 실시 예들을 논의할 것이다.

해당 기술분야에 알려져 있는 바와 같이, 그러한 도파관을 통한 광 전파는 전반 내부 굴절을 통해 고 굴절률 층으로 한정되고 그에 따라 전파층으로 간주되며 실리카 층들은 비-전파층들로 간주된다.

본 평면형 도파관의 전파층은 실리콘 전파층의 높이(h) 또는 두께의 함수로서 변하는 가변 유효 굴절률(n)을 보이며, 이는 도 1에 도식적으로 그리고 그래픽으로 도시되어 있다. 실리콘 전파층의 유효 굴절률(n)은 자유 공간 파장(λ = 1.55㎛)을 갖는 광에 대해 제시되고 무한 두께의 실리카 층들을 가정한다. (그러한 가정은 전자기장이 실리카 두께의 함수로서 기하 급수적으로 감소하기 때문에 정당하다고 할 수 있다.)

유효 굴절률(n)은 전파층에 직교하는 전계를 갖는 분극에 대한 헬름홀츠 방정식(Helmholtz equation)의 접지 상태를 풀어 얻어진다. 표준 tofajdkdh 방정식들(Sellmeier equations)은 각각, 개개의 실리카(유리) 굴절률(ng) 및 실리콘 룰절률(ns)에 사용된다. 실리콘 전파층이 가변 높이(h)(㎛)를 갖는 실리카, 실리콘, 실리카의 개재 구조의 유효 굴절률(n)은 다양한 층의 전계가 식 (1)과 같이 제시되는 이하의 수학적 절차로 주어진다

하부 실리카 층(1)에서 E₁ = a₁exp (

,

실리콘 층(2)에서 E₂ = cos(

) + a₂sin (

), 그리고

상부 실리카 층(3)에서 E₃ = exp(-

)

여기서 자유 공간 파장(λ)을 갖는 광에 대해 k = 2π/λ이다. z = -h/2에서 E₁ = E₂, ∂E₂/∂z =∂E₃/∂그리고 z = h/2에서 E₂ = E₃, ∂E₂/∂z =∂E₃/∂z일 것임을 요구하고, 연산 장치로 a_m 및 β를 수학적으로 푼다. 유효 굴절률은 n = β/k로 주어진다. 도 1에서의 함수(n(h))는 수학적으로 도치되어 h(n)을 제공한다.

도 2는 각각 광 전파층(2), 하부 및 상부 비-전파층들(1 및 3), 및 전파층(2) 및 하부 비-전파층(3)의 일부 주위의 브래그 미러(4) 를 갖는 광학 버스의 일 실시 예의 단면도를 도시한다. 도시된 바와 같이, 광 전파층(2)은 회전 대칭이고 전파층 상의 측위를 식별하는 직교 좌표들(x 및 y)에 따라 유효 굴절 프로파일을 정의하는 가변 높이(h)(마이크론)를 갖는다. 이 도면은 장치의 직경을 따라 y = 0에서 절단된 것으로 도시되어 있으며, 높이 단위들은 측면 길이 단위들(x 및 y)과 상이하다는 것을 이해해야 한다; 도시된 길이에 관한 높이는 명확성을 위해 과장된 것이다.

유효 굴절률 프로파일은 광학 버스의 한 지점에서의 발광이 다수의 배타적인 동반 지점들에 집속될 수 있게 하도록 설계됨으로써, 바람직하게는 전개될 때 인코딩된 광을 통한 신뢰할 수 있는 정보 전달을 가능하게 한다.

이러한 굴절률 프로파일은 식 (2)에 따라 발생된다.

n = n₀

여기서 반경 r =

로서 장치의 반경 단위들로 주어지고 m은 광학적으로 연결된 광 포트들의 수를 표기하며 n0은 임의의 상수 전인자이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 특정 실시 예에서, 식 (2)로부터 발생된 프로파일은 굴절률이 그 최대값에서 2배만큼 떨어지는 위치들에서 평평해진다. 전인자는 이러한 n의 범위가 도 1에 도시된 굴절률의 범위 내에 있도록 선택된다.

식 (2)는 논문 "Optical Conformal Mapping(광학 등각 사상)"및 "Maxwell’s Fish Eye(맥스웰의 피시 아이)"(U. Leonhardt 저, Science 312, 1777 (2006) 및 U. Leonhardt 저, New J. Phys. 11, 093040 (2009))에 따른 거듭제곱 등각 변환을 이용한 광학 등각 사상을 통해 Maxwell의 피시 아이의 굴절률 프로파일로부터 얻어진다. 두 논문은 이에 의해 그 전체가 참고로 포함된다. 거듭제곱 등각 변환은 z=x+iy의 해석 함수 w=z^m/2로 설명된다.

도 3은 일 실시 예에 따른, 활성 초점 세트 및 선택 가능한 발광점(6) 및 수신 초점들(7) 플러스 비활성 초점들(8) 및 원주의 브래그 미러(4)를 갖는 원형 광학 버스의 전파층(2)에서의 광 전파의 도식적인 상면도이다.

동작시, 도 2에 도시된 두께 프로파일에 의해 정의된 유효 굴절률은 광 전파가 고유하고 배타적인 초점 세트를 갖는 특정 전파 경로들(9)을 따르게 한다. 이러한 초점들의 임의의 초점에서 방출된 광은 도시된 바와 같이 전파되어 초점 세트의 각각의 동반 초점들로 수렴하고 방출 지점(6)에 대해 비활성 초점 세트와 연관되는 초점들로는 수렴하지 않는다. 동작시 다수의 초점 세트가 동시에 채용되고 각 발광이 그 각각의 초점 세트에 한정된다는 것을 이해해야 한다.

광이 그 방출 지점(6)에서 발산하고, 전파 경로(9)를 따라 이동하여 다수의 초점(7)으로 수렴하고 다른 초점 세트와 연관된 초점들(8)로는 수렴하지 않는 일례가 도시되어 있다.

전파층(2)의 광선 추적은 식 3의 광선들의 위치 벡터(r) 및 파동 벡터(k)에 대한 해밀턴 방정식들을 수학적으로 풀어 얻어진다:

=

,

=

,

광은 일반적으로 적외선의 실리콘에서의 탁월한 전파 속성들에 기인하여 적외선 광을 지칭하나; 상기한 적용에 유용한 다양한 다른 파장이 채용될 수도 있다.

브래그 미러(4)는 상술되고 도 3에 도시된 전파 경로에 따라 전파층(2)을 빠져 나간 발광이 완전한 내부 반사를 보장하도록 반사됨을 보장하도록 구성된다. 도 4는 상기한 버스 지오메트리에 컴퓨터 프로세서들의 지오메트리 또는 코어 레이아웃의 지오메트리와 일치할 것을 요구하는 적용 예들에 대해 직사각형 광학 버스로 구현된 전파층(2)에서의 광 전파의 도식적인 상면도이다.

도 3의 원형 실시 예와 유사하게, 이 실시 예 또한 선택 가능한 방출 지점을 갖는 활성 초점 세트(6) 및 수신 초점들(7), 플러스 비활성 초점 세트(도시되지 않음), 및 원주의 미러(11)를 갖는다.

동작시, 두께 프로파일에 의해 정의된 유효 굴절률은 광 전파가 도 3의 원형 실시 예에 도시된 경로와 상이한 고유하고 배타적인 초점 세트를 갖는 전파 경로들(10)을 따르게 한다.

필요한 유효 굴절률은 여기서도, 식 (1)을 통해 위에서 제시된 바와 같은 전파층(2)의 두께 프로파일을 통해 구현된다. 이 직사각형 실시 예에 대한 유효 굴절률 프로파일은 광 전파 기능을 유지하기 위해 도 3에 도시된 원형 실시 예의 식 (2)의 등각 변환을 통해 도출된다.

등각 변환들은 상술된 논문 “Optical Conformal Mapping”, Science 312, 1777 (2006)에 따라 계산된 굴절률 프로파일들에 의해 구현될 수 있다. 구체적으로, 원판 단위를 정사각형 단위로 변환하는 것이 식(4)로 주어진다:

z = (i -1)(

여기서 w = u + iv는 도 3의 평면의 직교 좌표들이 복소수 표기(및 반경 단위들)로 재명명된 것이고 z = x +iy는 프로세서 크기 단위들로 대응하는 도 4의 직교 좌표들이다; F는 제1 유형의 타원 적분이고 K는 제1 유형의 완전 타원 적분이다.

변환된 유효 굴절률 프로파일(n')은 원래의 프로파일(n) 및 등각 변환의 관점에서 식 (5)로 주어진다.

여기서 n은 w(z) 및 w^*(z^*)의 함수로서 취해져야 하고, 등각 변환은 복소 평면 상의 해석 함수(w(z))로 표현된다; z(w)의 역수.

도 5는 107개의 광학적으로 연결된 초점을 갖는 전파층(2)의 대안적인 실시 예에서의 광 전파의 도식적인 상면도이다. 전술된 실시 예들과 유사하게, 임의의 선택 가능한 발광 점(6)으로부터의 광이 모든 나머지 106개의 초점(7)으로 수렴한다. 상술된 바와 같이, 추가의 초점 세트들은 방출기 및 수신기로 도시된 활성 초점 세트와 동시에 그리고 독립적으로 광을 방출 및 수신한다. 이 실시 예는 주변 미러를 채용하지 않는다는 것을 이해해야 한다.

이러한 조명 구성은 Mikaelian's lens(미카엘리안 렌즈)([A. L. Mikaelian 및 A. M. Prokhorov Prog. Opt. 17, 279 (1980)]에 기초하며, 유효 굴절률 프로파일은 식(6)으로 주어진다:

n_M = n₀ sech(Y/b)

물리적 좌표들에 대한 광학 등각 사상에 의해 변환될 {X, Y} 평면에서; b는 스케일링 파라미터이고 n₀은 도 1에 도시된 굴절률 범위에 의해 결정되는 임의의 상수이다. 이러한 프로파일은 n_M이 그 최대값에서 1/2만큼 떨어질 때까지(Y = b arcosh2)까지) 사용된다.

등각 변환으로, 식 (6)에 정의된 미카엘리안 렌즈의 스트립이 도 5에 도시된 실질적으로 나선형으로 맵핑된다. 변환은 리-스케일링 상수 R(여기서 R = 10)로 나눈 다음 식 (4)의 변환이 뒤따르는, 복소수 a(여기서 a = 1 + 20i)를 이용하는 w = (X + iY)^a이다.

변환된 미카엘리안 렌즈의 유효 굴절률 프로파일은 전체 변환을 위한 식 (5)를 사용하여 계산된다; 나선 형상에 둘러싸이는 변환된 스트립 사이 공간이 매끄럽게 보간된다. 광선 추적은 식 (3)의 방법으로 수행된다.

임의의 초점에서의 방출 및 모든 나머지 초점에서의 광 수렴을 가능하게 하는 광학적으로 연결된 초점 그룹 세트들을 제공하는 많은 가능한 광 전파 지오메트리들이 존재한다는 것을 이해해야 한다.

또한, 특정 실시 예에서는, 전파층(2)이 추가의 비-전파층으로 나뉘어져 5-층 평면형 도파관을 형성한다. 두 개의 전파층의 두께 프로파일은 해당 기술분야의 통상의 기술자들에게 알려진 바와 같이 여기서 설명된 방법들을 확장시킴으로써 결정된다.

또 다른 실시 예에서는, 두 개의 비-전파층만을 채용하여, 각각이 서로 상이한 굴절률로 구현된다.

도 6은 일 실시 예에 따른 광학 버스(15) 및 하나의 프로세서(13)로서 구현된 도 1 내지 도 3에 도시된 평면형 도파관의 확대된 도식적인 상면도이다.

도시된 바와 같이, 광학 버스(15)는 여섯 조명 포트 어레이(12)를 통해 여섯 개의 프로세서 코어(13)(명확성을 위해 하나만 도시됨)를 광학적으로 연결하며; 각 어레이는 그 각각의 프로세서 코어 전용이다.

다른 실시 예에서 각 어레이(12)의 각 조명 포트는 그 자체의 포트 세트의 멤버이고 각 초점의 전파층(2)에 내장되거나 비-전파층들 중 하나(1 또는 3)에 내장되고 전파층(2)의 초점들로 지향된다.

또한 명확성을 위해, 단지 하나의 방출기(6) 및 하나의 검출기(7)만이 활성화된 포트들로서 도시되어 있다. 비활성 포트들(8)은 도시된 활성 포트들; 방출기(6) 및 수신기(7)에 관해 단지 비활성이라는 것을 이해해야 한다. 도시된 비활성 포트들(8)은 실제로 그것들 자체의 각각의 포트 세트의 멤버로서 활성이고 도시된 활성 포트들(6 및 7)과 동시에 동작한다.

어레이(12)의 각각의 조명 포트들은 전술된 바와 같이, 적용된 볼타 바이어스에 따라 발광기 또는 광검출기 중 어느 하나로서 동작하는 이중 기능 조명 포트로서 구현된다. 그것은 조명 포트의 광학 활성 구조가 순방향 바이어스될 때 LED로서 기능하고, 역방향 바이어스될 때 광검출기 역할을 한다.

특정 실시 예에서 광학 활성 구조는 약 20 ㎛의 직경을 가지며, 다른 실시 예들에서 직경은 20 ㎛ 미만이다. 조명 포트들의 구성 및 동작에 관한 추가 세부 사항들은 미국 특허 6,410,940에서 찾아지고, 그 전체가 이에 의해 참고로 포함된다.

특정 실시 예에서, 제1 포트 세트는 제1 파장에서 동작하고 제2 포트 세트는 상이한 파장에서 동작한다.

바이어싱은 실시 예에 따라, 코어들(13), 다른 처리 유닛들 중 하나 이상 또는 둘 다에 배치된 스위칭 전자 장치의 광 관리 시스템(14)에 의해 관리된다. 광 관리 시스템(14)은 프로세서 코어 회로와 통신하고 코어들 간의 데이터 전송 요건들에 따라 동작한다. 시계열 데이터는 전파층(2)의 설계에 의해 보장되는 바와 같이 발광기(6)로서 활성화된 조명 포트들의 임의의 포트로부터 광학적으로 송신되고 다른 코어들과 관련된 광검출기들(7)로서 활성화된 대응하는 포트들에 의해 수신된다.

각 어레이(12)는 각 각각의 포트 세트로부터의 하나의 조명 포트로 형성되기 때문에, 각 어레이에서의 포트들의 수는 광학 데이터 전송에 이용 가능한 별개의, 데이터 전송 경로들의 수를 나타낸다.

평면형 도파관을 위한 저-고-저 굴절률 물질들은 해당 기술분야에 알려져 있는 바에 따라 적절한 물질의 포토 리소그래피 및 침착을 통해 구성될 수 있다. 대안적으로, 평면형 도파관은 https://doi.org/10.1364/OE.17.004752에서 이용 가능한 논문 “Low Loss Etchless Silicon Photonic Waveguides(저손실 에칭 없는 실리콘 광 도파관)”(J. Cardenas, C. B. Poitras, J. T. Robinson, K. Preston, L. Chen, 및 Lipson, Opt. Express 17, 4752 (2009)에 제시된 바와 같이 에칭이 없이 제어되는 산화를 통해 구성될 수 있고 이에 의해 그 전체가 참고로 포함된다.

광학 버스는 바람직하게는 코어들 간 데이터 전달 속도를 1000배 증가시킨다. 또한, 프로세서 코어들 간 더 양호한 연결성은 연산력을 증가시키고 전력 소비를 감소시키며 모바일 장치들의 배터리 수명을 증가시킬 수 있다.

예를 들어, 동일한 연산력을 가정하면, 연결성이 향상되어 코어 활동이 2배 증가할 경우 전력 소비는 8배 감소한다. (활성은 평균 활성 코어들의 수를 총 코어들의 수로 나눈 값이다.) 이는 모바일 장치의 배터리가 거의 10배 더 길게 지속됨을 의미한다. 배터리 수명에 극적인 영향을 미치는 이유는 전력 소비가 클록 속도에 세제곱으로 의존하기 때문이다; 여러 코어에 연산 작업을 분산시키면 클록 속도를 줄이고 그에 따라 전력 소비를 증가된 활성의 세제곱만큼 줄일 수 있다.

특정 실시 예와 관련하여 설명된 특징들은 본 문서에 제시된 다른 실시 예들에도 적용된다는 것을 이해해야 한다.

여기에 본 발명의 특정 특징들이 예시 및 설명되었지만, 본 발명의 범위 내에는 변형 예들, 치환물들, 변경 예들 및 균등물들 또한 포함된다.

Claims (13)

1. 다중 코어 프로세서용 광학 버스로서,
   두 비-전파층 사이에 개재되는 가변 두께 광 전파층 내의 실질적으로 전 내부 반사를 제공하는 평면형 도파관으로서, 상기 광 전파층은 상기 광 전파층 내 측위를 따라 점진적으로 변하는 유효 굴절률을 갖는, 상기 평면형 도파관;
   상기 도파관에 내장되는 조명 포트 세트로서, 상기 포트들이 상기 세트의 임의의 광 포트에서 나오는 조명을 상기 세트의 복수의 나머지 포트 상에 집속시키도록 분산되는, 상기 조명 포트 세트; 및
   상기 세트의 하나 이상의 조명 포트를 발광기들로서 선택적으로 활성화시키는 동시에 상기 세트의 나머지 조명 포트들을 광 수신기들로서 활성화시키도록 구성된 광 관리 시스템을 포함하는, 광학 버스.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 광 전파층은 비-전파층에 의해 분리되는, 광학 버스.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 복수의 조명 포트는 상기 평면형 도파관의 비-광 전파층에 내장되는, 광학 버스.
4. 청구항 1에 있어서, 상기 광 관리 시스템은 상기 광학 버스에 의해 연결되는 적어도 하나의 코어에 구현되는, 광학 버스.
5. 청구항 1에 있어서, 상기 조명은 전자기 스펙트럼의 적외선 영역 내 파장으로 구현되는, 광학 버스.
6. 청구항 1에 있어서, 상기 두 비-전파층의 각각은 서로 상이한 굴절률을 갖는, 광학 버스.
7. 청구항 1에 있어서, 상기 평면형 도파관 상에 배치되는 주변 반사기를 더 포함하는, 광학 버스.
8. 청구항 7에 있어서, 상기 주변 반사기는 브래그 반사기로서 구현되는, 광학 버스.
9. 프로세서의 다중 코어 간에 데이터를 광 전달하는 방법으로서,
   평면형 도파관에 내장된 방출기로부터 광을 방출하는 단계로서, 상기 방출기는 제1 프로세서 코어와 통신하는, 상기 광을 방출하는 단계;
   상기 평면형 도파관의 두 비-전파층 사이에 개재되는 가변 두께 광 전파층을 통해 상기 광을 보내는 단계로서, 상기 광 전파층은 상기 광 전파층 내 측위를 따라 점진적으로 변하는 유효 굴절률을 갖는, 상기 광을 보내는 단계;
   상기 평면형 도파관에 내장된 복수의 광검출기 상에 상기 광을 집속시키는 단계로서, 상기 복수의 광검출기의 각각은 별개의 프로세서 코어들과 통신하는, 상기 광을 집속시키는 단계를 포함하는, 방법.
10. 청구항 9에 있어서, 상기 광을 집속시키는 단계는 반사기로부터 반사하는 단계를 포함하는, 방법.
11. 청구항 10에 있어서, 상기 반사기는 브래그 반사기로서 구현되는, 방법.
12. 청구항 9에 있어서, 상기 방출기는 이중 기능 조명 포트로서 구현되는, 방법.
13. 청구항 9에 있어서, 상기 광검출기들은 이중 기능 조명 포트들로서 구현되는, 방법.

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