Современная электроника №8/2018

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 28 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 8 2018 Кремниевая и арсенид-галлий-алюминиевая технология Часть 9. Преобразователь оптико-электрического интерфейса – 3D ФЭФ М ПОЭИ Девятая часть статьи показывает возможности реализации 3D ФЭФ М ПОЭИ, многоканальных 3D М ФЭФ М АС и 3D МФЭФ М ВВ, представленных в концепте решений по созданию высокопроизводительных информационно-вычислительных, коммутационных и радиолокационных устройств, систем и комплексов, с описанием технических характеристик и способов кодирования при обработке и передаче информации. Валерий Сведе-Швец (ooooes@mail.ru) , Владислав Сведе-Швец, Максим Зиновьев (Москва) В предыдущих публикациях уже были рассмотрены основополагающие аспекты кремниевой и арсенид-гал- лий-алюминиевой технологий. В дан- ной части будут показаны возможности реализации преобразователей оптико- электрического интерфейса (3D ФЭФ М ПОЭИ), многоканальных 3D ФЭФ- модулей абонентского сопряжения (3D М ФЭФ М АС) и многоканальных 3D ФЭФ-модулей высокоскоростных вычислений (3D МФЭФ М ВВ), пред- ставленных в концепте решений по созданию высокопроизводительных информационно-вычислительных, коммутационных и радиолокацион- ных устройств, систем и комплексов, с описанием технических характери- стик и способов кодирования при обра- ботке и передаче информации. П РЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ОПТИКО - ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ИНТЕРФЕЙСА (3D М ФЭФ М ПОЭИ) Разработанный 3D М ФЭФ М пре- образователь оптико-электрическо- го интерфейса реализует передачу и приём многоканальных оптических сигналов, обеспечивая обмен цифро- выми данными с управляющим про- цессором фирмы Texas Instruments по интерфейсу External Memory Interface (EMIFA). Преобразователь представля- ет собой бескорпусную flip-chip сбор- ку кристаллов матрицы 3DФЭ СБИС М А/Ц и 3D М ЭФ СБИС VCSL и выполня- ет задачи преобразователя, позволяя соединить многоканальный оптиче- ский интерфейс с электрическим СВЧ- интерфейсом. На рисунке 70 представ- лены режимы, функциональные связи и форматы преобразования оптических и электрических сигналов 3D М ФЭФ М ПОЭИ. Работу таких режимов обеспечивают следующие технические характеристи- ки 3D МФЭФМ ПОЭИ: ● матрица из 64 (8 × 8) АЦП для ввода и преобразования оптической ин- формации; ● матрица из 64 (8 × 8) ЦАП для преоб- разования и вывода электрической информации; ● матрица из 64 (8 × 8) VCSEL для выво- да оптической информации. ● количество оптических каналов вво- да/вывода – 64/64 канала; ● скорость электрического ввода-вы- вода – 166 МГц; ● скорость оптического многоканаль- ного ввода-вывода – до 166 МГц; ● 3D М ФЭФ М ПОЭИ обеспечивает многоканальную связь и транзит ин- формации вида: оптический-оптиче- ский, оптический-электрический, электрический-оптический; ● работу перечисленных элементов обеспечивает блок электрического интерфейса объёмом 64 бит. Информация по волоконно-опти- ческим линиям между 3D М ФЭФ М ПОЭИ передаётся с помощью оптиче- ских импульсов. Цифровая информа- ция передаётся постоянно модулиро- ванным оптическим сигналом с про- извольной выборкой в канальном, регистровом 8-битовом, или слайсо- во-матричном 64-битовом режимах, а аналоговая – переменно модулирован- ным сигналом. Обмен информацией между 3D М ФЭФ М ПОЭИ осуществляется в полу- дуплексном режиме. Данные через 64-разряднуюшину EMIFA микрокон- троллера параллельно передаются в 3D М ФЭФ М ПОЭИ, записываются в 64 8-разрядные буферные регистры 3D М ЭФ СБИС А/Ц и через 3D М ЭФ СБИС VCSEL передаются модулирован- ным оптическим импульсом в оптово- локонные каналы. Цифровая передача осуществляет- ся последовательными оптическими импульсами, значение информаци- онного бита представляется линейным кодом. Значению бита «1» соответству- ет наличие импульса света, значению бита «0» соответствует отсутствие опти- ческого импульса. Аналоговая передача осуществляется дискретно-квантованными оптически- ми импульсами с переменной токовой модуляцией мощности света, соответ- ствующей значению информационно- го байта. Передача данных по ВОЛС с посто- янной или переменной модуляцией оптических импульсов обеспечива- ется линейностью VCSEL-излучателя. В лазерных излучателях VCSEL при токе больше значения порогового (1,75 мА) интенсивность свечения лазера увели- чивается пропорционально. В кремни- евых фотоприёмниках фототок имеет прямую зависимость от входной опти- ческой мощности. Передача цифровых сигналов производится импульсами в фор- мате ВН (с возвратом к нулю). Длительность импульса занима- ет только часть тактового интерва- ла при единичном бите, при нуле- вом бите импульсы не передают- ся. В 3D М ФЭФ М ПОЭИ передача цифровых сигналов по ВОЛС осу- ществляется с тактовой частотой 166 МГц и с длительностью 3,2 нс еди- ничного оптического импульса. Передача аналоговых сигналов про- изводится импульсом, вес каждого