JP4324066B2 - Design equipment for optoelectronic circuits - Google Patents
Design equipment for optoelectronic circuits Download PDFInfo
- Publication number
- JP4324066B2 JP4324066B2 JP2004283396A JP2004283396A JP4324066B2 JP 4324066 B2 JP4324066 B2 JP 4324066B2 JP 2004283396 A JP2004283396 A JP 2004283396A JP 2004283396 A JP2004283396 A JP 2004283396A JP 4324066 B2 JP4324066 B2 JP 4324066B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical
- design
- circuit
- connection
- optical connection
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Optical Integrated Circuits (AREA)
- Structure Of Printed Boards (AREA)
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
Description
本発明は、電気配線で接続された電子回路と光接続による光回路が混在した回路(光電融合回路とも記す)の設計方法、設計装置、設計用プログラム等に関する。 The present invention relates to a design method, a design apparatus, a design program, and the like for a circuit (also referred to as a photoelectric fusion circuit) in which an electronic circuit connected by electrical wiring and an optical circuit by optical connection are mixed.
最近、パーソナルコンピューター、さらには携帯電話や個人情報端末(PDA)などの情報処理機器は、小型・軽量であることに加えて処理速度の速いことが望まれているが、処理速度が上がるにつれて、そこで用いられる回路における配線遅延、EMI(電磁放射干渉ノイズ)などの問題が生じる。これらの、配線遅延やEMIを回避する手法としては、光接続を用いる光回路を利用する方法が挙げられる(特許文献1参照)。 Recently, information processing devices such as personal computers, mobile phones, and personal information terminals (PDAs) have been demanded to be faster in processing in addition to being smaller and lighter, but as processing speed increases, Problems such as wiring delay and EMI (electromagnetic radiation interference noise) occur in the circuits used there. As a technique for avoiding these wiring delays and EMI, there is a method using an optical circuit using optical connection (see Patent Document 1).
一方で、上述の情報処理機器やロボットなどの制御機器においては、複数の制御アルゴリズムをリアルタイムで切り替えて制御することが望まれる。この様な視点から、再構成が可能な回路、特に高速でリアルタイムに再構成を可能とする回路が望まれている。再構成可能な回路の例としては、FPGA(Field Programmable Gate Array)やCPLD(Complex Programmable Logic Device)等が挙げられるが(特許文献2参照)、高速性や回路規模などの点で、さらなる向上が望まれている。 On the other hand, in the control devices such as the information processing device and the robot described above, it is desired to control by switching a plurality of control algorithms in real time. From such a viewpoint, a circuit that can be reconfigured, particularly a circuit that can be reconfigured at high speed in real time is desired. Examples of reconfigurable circuits include Field Programmable Gate Array (FPGA) and Complex Programmable Logic Device (CPLD) (see Patent Document 2), but further improvements are possible in terms of high speed and circuit scale. It is desired.
これらの情報処理機器(半導体システム)の設計に用いられる設計フローの例では、一般には、要求仕様に基づきシステム設計を行った後、論理設計を経て、回路接続リスト(ネットリスト)生成、レイアウト設計(配置配線:place & route)、検証を行う(図16参照)。例えば、一例として、2つのチップを有したシステムに対して該技術を用いた設計方法がある(特許文献3)。ところが、光接続と電子回路が混在したシステムに対しての設計方法は、知られていない。
そこで、高度な情報処理機器や制御機器を実現するためには、回路が大規模、高速性、柔軟性(再構成が可能であること)などを併せ持つことが必要であるが、この様な要求を満たすために、光回路と電子回路が混在した回路すなわち光電融合回路を用いることが考えられる。従来、光ファイバや光導波路などを用いた光回路を電子回路とともに混載するシステムの設計においては、図16に示すシステム設計の初期段階で、図16に示すように光回路と電子回路が明確に分離され、独立した設計が行われている。しかし、この様な設計手法では、光回路と電子回路が独立に設計されている。また、光回路の設計においては、要求される光接続の仕様(伝送速度やビットエラーレート)を満たすように、光デバイス、光伝送路、伝送距離などの設計が成される。ここでは、光量設計として、光伝送路の損失解析や、光伝送路と光デバイスの間の光結合解析などを行い、さらにこの光量設計の結果にもとづいて伝送速度やビットエラーレートの見積もりがなされる。 Therefore, in order to realize advanced information processing equipment and control equipment, it is necessary for the circuit to have a large scale, high speed, flexibility (reconfigurable), and such requirements. In order to satisfy the above, it is conceivable to use a circuit in which an optical circuit and an electronic circuit are mixed, that is, a photoelectric fusion circuit. Conventionally, in designing a system in which an optical circuit using an optical fiber or an optical waveguide is mixedly mounted with an electronic circuit, the optical circuit and the electronic circuit are clearly shown in FIG. 16 at the initial stage of the system design shown in FIG. Separate and independent design. However, in such a design method, the optical circuit and the electronic circuit are designed independently. In designing an optical circuit, an optical device, an optical transmission line, a transmission distance, and the like are designed so as to satisfy required optical connection specifications (transmission speed and bit error rate). Here, as the light quantity design, loss analysis of the optical transmission line, optical coupling analysis between the optical transmission line and the optical device, etc. are performed, and further, the transmission speed and bit error rate are estimated based on the result of this light quantity design. The
しかし、この様な設計手法では、光回路と電気回路が独立に設計されていたため、両方の回路(ハード)性能を十分に生かした設計を行うことは難しかった。さらに云えば、光回路、電子回路のそれぞれとしては最適な設計が可能であったが、光電融合回路としてトータルに最適化された設計の遂行は不十分であった。また、光電融合回路としてのトータル設計には、両方の回路に対しての高度な知識と、多大な時間、コストを要した。特に、光回路の設計が、設計時間や設計信頼性において問題になることがあった。 However, in such a design method, since the optical circuit and the electric circuit are designed independently, it is difficult to perform a design that fully utilizes the performance of both circuits (hardware). Furthermore, optimal design was possible for each of the optical circuit and the electronic circuit, but the performance of the total optimization as the photoelectric fusion circuit was insufficient. In addition, the total design as a photoelectric fusion circuit requires advanced knowledge of both circuits, and a great deal of time and cost. In particular, the design of the optical circuit sometimes becomes a problem in design time and design reliability.
上記課題に鑑み、本発明の光電融合回路用の設計装置は、複数の半導体チップと電気配線層と光接続層を有した積層構造を有し、光接続層が、シート状の光伝送媒体と、光伝送媒体への光信号の入力と出力の少なくとも一方を行う光ポートを複数有する光電融合回路用の設計装置であって、回路接続リストであるネットリストから、光接続が担う接続リストである光ネットを生成する第1の手段と、光接続が可能な光ポートの組に関する情報を予め有した第1の光接続ブックに、前記光ネットを割り当て、設計評価を行なう第2の手段と、光接続が可能な光ポートの組に関する情報を予め有し、前記第1の光接続ブックとは光ポートの種類が異なる第2の光接続ブックに、前記光ネットを割当て、設計評価を行なう第3の手段と、前記第2の手段による設計結果と前記第3の手段による設計結果を比較して、要求仕様に好適な設計結果を選択する第4の手段と、を有することを特徴とする。 In view of the above SL problems, designing apparatus for optoelectronic circuit of the present invention has a laminated structure having a plurality of semiconductor chips and the electric wiring layer and the optical connection layer, optical layer is a sheet-like optical transmission medium And a design device for an optoelectronic circuit having a plurality of optical ports that perform at least one of input and output of an optical signal to an optical transmission medium, from a net list that is a circuit connection list, a connection list that is responsible for optical connection. A first means for generating a certain optical net; and a second means for assigning the optical net to a first optical connection book having information relating to a set of optical ports capable of optical connection in advance and performing design evaluation The optical network is assigned to a second optical connection book having information relating to a set of optical ports that can be optically connected in advance and having a different optical port type from the first optical connection book, and design evaluation is performed. Third means and the second means Compare the design result by said third means and the design result by stage, and having a fourth means for selecting a suitable design results in the required specifications, the.
また、上記課題に鑑み、本発明の光電融合回路の自動設計装置は、光信号の入力と出力の少なくとも一方を行う機能を有した複数の光ポートとシート状の光伝送媒体を具備した光モジュールと、電子回路を有する光電融合回路の設計を行う設計装置であって、少なくとも光接続が可能な光ポートの組に関する情報を有したデータ(光接続ブック)を記憶する記憶手段、光モジュールに対して記憶手段に記憶された光接続ブックを適用して光電融合回路の設計を行う設計手段、異なる光モジュールの構成を適用して設計手段で設計した設計結果を比較し、設計結果を評価する手段を有すること特徴とする。これは、光接続ブックを用いて光回路の設計を行うことを特徴とする本発明を、光電融合回路の自動設計装置に適用したものである。 Further, in view of the above-described problems, the photoelectric design circuit automatic design apparatus of the present invention is an optical module comprising a plurality of optical ports and a sheet-like optical transmission medium having a function of performing at least one of optical signal input and output. And a design device for designing an optoelectronic integrated circuit having an electronic circuit, and at least a storage means for storing data (optical connection book) having information on a pair of optical ports capable of optical connection, and an optical module Design means for designing an optoelectronic circuit by applying the optical connection book stored in the storage means, means for comparing the design results designed by the design means by applying different optical module configurations, and evaluating the design results It is characterized by having. This is an application of the present invention, characterized in that an optical circuit is designed using an optical connection book, to an automatic design apparatus for a photoelectric fusion circuit.
また、上記課題に鑑み、本発明の光電融合再構成システムは、半導体チップが再構成可能な回路を有しており更に光接続層を介して半導体チップ間の光接続が変更可能である上記の光電融合回路の設計方法を実行する設計装置と、再構成可能な光電融合回路と、入出力手段を有し、入出力手段からの情報に基づいて設計装置において光電融合回路の設計がなされ、設計の結果が再構成可能な光電融合回路に実装されることを特徴とする。これは、光接続ブックを用いて光回路の設計を行うことを特徴とする本発明を、光電融合再構成システムに適用したものである。 Further, in view of the above problems, the photoelectric fusion reconstruction system of the present invention has a circuit in which a semiconductor chip can be reconfigured, and the optical connection between the semiconductor chips can be changed via the optical connection layer. A design device that executes a design method for a photoelectric fusion circuit, a reconfigurable photoelectric fusion circuit, and an input / output unit, and the photoelectric fusion circuit is designed in the design device based on information from the input / output unit. The result is implemented in a reconfigurable optoelectronic circuit. This is an application of the present invention, characterized in that an optical circuit is designed using an optical connection book, to a photoelectric fusion reconstruction system.
また、上記課題に鑑み、本発明の光電融合回路の設計評価装置は、上記の光電融合再構成システムと、光電融合回路の設計結果を再構成可能な光電融合回路に実装し、動作させて、設計の結果を評価する評価手段を有することを特徴とする。これは、光接続ブックを用いて光回路の設計を行うことを特徴とする本発明を、光電融合回路の設計評価装置に適用したものである。 In view of the above problems, the photoelectric evaluation circuit design evaluation apparatus of the present invention is mounted on the photoelectric fusion circuit that can be reconfigured with the photoelectric fusion reconstruction system and the photoelectric fusion circuit design result. It has an evaluation means for evaluating the result of the design. This is an application of the present invention characterized in that an optical circuit is designed using an optical connection book to an optoelectronic circuit design evaluation apparatus.
また、上記課題に鑑み、本発明の自動設計プログラムは、光信号の入力と出力の少なくとも一方を行う機能を有した複数の光ポートとシート状の光伝送媒体を具備した光モジュールと、電子回路を有する光電融合回路の自動設計プログラムであって、少なくとも光接続が可能な光ポートの組に関する情報を有したデータ(光接続ブック)を基に光電融合回路の設計を行うステップ、別の光接続ブックを基に光電融合回路の設計を行うステップ、複数の設計の結果を比較し、設計結果を評価するステップをコンピュータに実行させることを特徴とする。これは、光接続ブックを用いて光回路の設計を行うことを特徴とする本発明を、光電融合回路の自動設計プログラムに適用したものである。 In view of the above problems, an automatic design program according to the present invention includes an optical module including a plurality of optical ports having a function of performing input and output of an optical signal and a sheet-like optical transmission medium, and an electronic circuit. An optoelectronic fusion circuit design program for designing an optoelectronic circuit based on data (optical connection book) that contains at least information about a set of optical ports that can be optically connected; another optical connection The present invention is characterized in that a step of designing an optoelectronic circuit based on a book, comparing a plurality of design results, and evaluating a design result is executed by a computer. This is an application of the present invention characterized in that an optical circuit is designed using an optical connection book to an automatic design program for a photoelectric fusion circuit.
上記の本発明の設計手法、設計装置等によれば、光接続ブックを用いるので、比較的短時間で効率的に、十分満足の行く光回路や光電融合回路の設計を行うことができる。 According to the design method and design apparatus of the present invention described above, since the optical connection book is used, it is possible to design a sufficiently satisfactory optical circuit or photoelectric fusion circuit efficiently in a relatively short time.
本発明の光電融合回路或いは光回路の設計には、光接続ブックを用いて設計を行うところに特徴がある。すなわち、光回路の設計において、図1に示すように予め複数の仮想的な光モジュール構成(光接続ブックA,B,C,,,)を用意しておき、これらの光接続ブックそれぞれに対して、光接続設計を行う。そして、それぞれの設計結果24A,24B,24C,,,を比較し、好ましい設計結果を出力した光接続ブックとそれに対する設計結果を選択し、結果として用いる。 The design of the photoelectric fusion circuit or the optical circuit of the present invention is characterized in that the design is performed using an optical connection book. That is, in designing an optical circuit, a plurality of virtual optical module configurations (optical connection books A, B, C,...) Are prepared in advance as shown in FIG. To design the optical connection. Then, the respective design results 24A, 24B, 24C,... Are compared, and an optical connection book that outputs a preferable design result and a design result corresponding thereto are selected and used as a result.
ここで光接続ブックは、光デバイスや導波路などの構成や配置などが予め定められた仮想的な光モジュール構成である。仮想的というのは、情報として用意されることである。この情報が設計装置のメモリに保管され、この情報を用いて設計がなされる。図1では複数の光接続ブックに対して、光接続設計を並列に行っているが、本発明の光電融合回路或いは光回路の設計では、図2のように光接続ブックの選択(変更)と光接続設計、光接続解析を繰り返し行う方法を用いても良い。 Here, the optical connection book is a virtual optical module configuration in which the configuration and arrangement of optical devices and waveguides are predetermined. Virtual is to be prepared as information. This information is stored in the memory of the design apparatus, and the design is performed using this information. In FIG. 1, the optical connection design is performed in parallel for a plurality of optical connection books. However, in the design of the photoelectric fusion circuit or the optical circuit of the present invention, the selection (change) of the optical connection book as shown in FIG. A method of repeatedly performing optical connection design and optical connection analysis may be used.
特に、電子回路と光回路が混在する回路は性能の向上が期待できるものの、一方でその設計は、電子回路のみの設計と比べて多様性、複雑性が増すため、困難になる傾向がある。設計者にとっても、電子回路と光回路の両方に対して高度な知識が要求される。 In particular, a circuit in which an electronic circuit and an optical circuit are mixed can be expected to improve the performance, but on the other hand, the design tends to be difficult because of increasing diversity and complexity as compared with the design of only an electronic circuit. Designers also require advanced knowledge of both electronic and optical circuits.
そこで、上述の光接続ブックを用いることで、光モジュールの設計自由度が或る程度限定されることになるため、それぞれの光接続ブックに対して比較的小さな負荷で短時間に信頼性の高い光回路設計を行うことができる。特に、後述する光自由回路のように接続自由度が大きい光モジュールを適用する際には、その光接続の自由度がハードとしてのメリットを提供する反面で、設計をより難しくする傾向があるため、非常に有効な手法である。また、光接続ブックの単体としては、自由度が限定されるが、様々なバリエーションの光接続ブックを用意し、それらに対してそれぞれ設計を施して、好ましいものを選択することで、最終的な設計の自由度は大幅には下がらない。 Therefore, since the degree of freedom in designing optical modules is limited to some extent by using the above-described optical connection books, each optical connection book is highly reliable in a short time with a relatively small load. Optical circuit design can be performed. In particular, when applying an optical module with a high degree of freedom of connection, such as the optical free circuit described later, the degree of freedom of optical connection provides merit as hardware, but the design tends to be more difficult. It is a very effective technique. In addition, the degree of freedom is limited as a single unit of the optical connection book, but various variations of the optical connection book are prepared, each of them is designed, and a preferable one is selected, so that the final one is selected. The degree of freedom in design does not drop significantly.
さらに、様々なアプリケーション(仕様)に対して、それぞれの光接続ブック(構成が確定された光モジュール)を適用した系に対する設計資産を蓄積することができる。これにより、設計の再利用をしやすい。電子回路部分のスペックアップや光モジュールのスペックアップなどで設計変更が生じた際にも、類似した構成の光接続ブックを優先的に評価することで、設計の負荷を低減できる。さらには、光接続ブックに対応した光モジュールは、様々な仕様に対して共通して利用されるため、大量生産することができる。これにより光モジュールのコストを低減できる。 Furthermore, it is possible to accumulate design assets for a system to which each optical connection book (an optical module whose configuration has been determined) is applied to various applications (specifications). This facilitates design reuse. Even when a design change occurs due to an increase in the specifications of an electronic circuit or an increase in the specifications of an optical module, the design load can be reduced by preferentially evaluating an optical connection book having a similar configuration. Furthermore, since the optical module corresponding to the optical connection book is commonly used for various specifications, it can be mass-produced. Thereby, the cost of the optical module can be reduced.
つまり、この様に光接続ブックを用いて、電子回路と光回路が混在した回路(光電融合回路)の設計を行うことで、全体として高度に最適化された光電融合回路の設計を、比較的高速且つ信頼性高く実施することができる(勿論、本発明は、光接続のみの光回路に適用することもできる)。このことは、光電融合回路のハードウエア性能を最大限に生かした設計に繋がり、最終的な光電融合回路はコストパフォーマンスの優れたものとすることができる。 In other words, by using this optical connection book to design a circuit (photoelectric fusion circuit) in which an electronic circuit and an optical circuit are mixed, the design of a highly optimized photoelectric fusion circuit as a whole The present invention can be implemented at high speed and with high reliability (of course, the present invention can also be applied to an optical circuit having only an optical connection). This leads to a design that maximizes the hardware performance of the optoelectronic circuit, and the final optoelectronic circuit can have excellent cost performance.
次に、本発明の光電融合回路の設計方法が対象とする典型的なハードウエア(光電融合基板)について説明した後に、本発明の一実施形態の根幹となる設計方法について説明する。 Next, after describing typical hardware (photoelectric fusion substrate) targeted by the method for designing an optoelectronic circuit according to the present invention, a design method serving as the basis of one embodiment of the present invention will be described.
<設計方法が対象とするハードウエア>
まず、本発明において用いる典型的なハードウエアすなわち、光電融合回路について図6を用いて説明する。図6において、100は基板、101は2次元光伝送媒体、102は光の出力と入力の少なくとも一方を行なう光ポート、103は光伝送媒体101を伝播する伝播光、105は電気配線層、106は電気配線、107は電子デバイスである。図6(a)は電子デバイス107の配置を示す平面図、図6(b)は光電融合基板の断面図である。
<Hardware targeted by the design method>
First, typical hardware used in the present invention, that is, a photoelectric fusion circuit will be described with reference to FIG. In FIG. 6,
図6(b)に記すように、電子デバイス(半導体チップ)107と電気配線層105を有した電子モジュールと、光伝送媒体101と光ポート102を有した光モジュール(光接続層)が積層、接着されて、層構成をなしてコンパクトに実装されている。すなわち、電子デバイス(半導体チップ)107を搭載し、それらが電気配線と光接続で相互接続された光電融合基板となっている。
6B, an electronic module having an electronic device (semiconductor chip) 107 and an electric wiring layer 105, an optical module having an
図6(b)は、3つのチップ107a〜107c及び光ポート102a〜102cを有した回路の断面図であるが、図6(a)のように面内に任意の数の半導体チップ107と光ポートを任意の位置に配置可能である。また、光ポート102は光伝送媒体101に接して上部に配置されているが、これに限るものでなく、光伝送媒体101の中に埋め込む様に配置し、直接、導波路101に光を結合したり、光伝送媒体101の端面に配置してもよい。また、光伝送媒体101の層は任意の層数とすることができる。
FIG. 6B is a sectional view of a circuit having three
光ポート102は、前述した様に光信号を発信もしくは受信する機能を有した部品である。すなわち、電気信号を光信号に変換する光出力部、もしくは、光信号を電気信号に変換する光入力部、もしくはその両方を有している。発信を担う光ポートの光出力部である発光素子から出射された光は、光伝送媒体101を伝播し、受信を担う光ポートの光入力部である受光素子に入力される。受信を担う光ポートで信号を電気信号に変換されることで、光ポート102から光ポート102への信号伝送がなされ、光回路が構成される。こうして、光ポート102において、電子デバイス107からの信号が光信号に変換され、光信号は光伝送媒体101を伝播後、別の光ポート102において電気信号に変換され、別の電子デバイス107に入力される。また、電気配線層105により近接する電子デバイス107間は電気配線で接続されている。この様にして、電子デバイス107間は電気配線で接続されていることに加え、光接続が可能なようになっている。
The
既に述べた様に、光伝送媒体101としては、典型的には2次元導波路(シート状の光導波路)が用いられる。本明細書において光自由回路とは、この様な2次元導波路であって、行おうと思えば任意の位置に光デバイスを配置することができ、任意の点に配した光ポートから任意の光ポートに2次元的に光データを送信する様にしたものである。例えば、光ポート102からの伝播光103は、図13に示す様に、設定した任意の伝播方向や放出角104a、104bで伝播させることで、送信先を選択できる。ここで、放射角104の設定範囲は特に拘らないが、例えば360°全方向にブロードキャストすることや、発光素子の放射角相当であってなるべく小さな放射角でビーム状に伝播することなどができる。光の伝播方向や放射角を制御することなどで回路を高い自由度で変更できる。
As already described, as the
光自由回路は、1対1の光ポートの接続組み合わせに関しては、任意の組で双方向通信が可能であり、完全結合可能な回路とできる。さらに1:Nのマルチキャスト通信や、N:Mの通信なども実現可能であり、接続自由度の高い回路である。さらに、光自由回路は上述の接続の切り替え、再構成が可能である。すなわち、1対1の光ポート間の組み合わせの切り替え(再構成)が可能であり、さらには、複数の光ポート間の伝達経路の切り替え、すなわち1:NやN:M送信の切り替え(再構成)が可能ともできる。 With respect to the connection combination of one-to-one optical ports, the optical free circuit can be bidirectionally communicated in an arbitrary set and can be a circuit that can be completely coupled. Furthermore, it is possible to realize 1: N multicast communication and N: M communication, and it is a circuit with a high degree of connection freedom. Furthermore, the optical free circuit can be switched and reconfigured as described above. That is, it is possible to switch (reconfigure) a combination between one-to-one optical ports, and further switch a transmission path between a plurality of optical ports, that is, switch (reconfigure) 1: N or N: M transmission. ) Is possible.
この様にして、2次元導波路を用いた光自由回路は、光ポート間の完全結合が可能であり、さらには、マルチキャストが可能な接続自由度の高い再構成可能な回路であり、再構成可能な電子回路を相互接続することで、高度に再構成可能なシステムを構築する際に好ましい手段である。 In this way, an optical free circuit using a two-dimensional waveguide can be completely coupled between optical ports, and is a reconfigurable circuit having a high degree of connection freedom capable of multicasting. Interconnecting possible electronic circuits is a preferred means in building highly reconfigurable systems.
光伝送媒体101は、伝播光103に対して十分な透過率を有するものであれば、ガラス、半導体、有機材料などの任意の材料を適用できる。例えば、市販のガラス基板、ニオブ酸リチウムなどの単結晶基板、Si,GaAsなどの半導体基板、ポリカーボネート、アクリル、ポリイミド、ポリエチレンテレフタラートなどからなる有機シートなどを、そのまま用いられる。また、真空蒸着、ディッピング、塗布などの任意の手法で製膜する方法や、射出成型、押し出し成型などで成型して作製する方法等を用いてもよい。屈折率の異なる層で表面をコートしてクラッド層を形成してもよい。光伝送媒体101のサイズは、2次元の任意位置間で情報伝達を行うことから、情報伝達速度にもよるが、例えば100ミクロン程度から数10cmのサイズが可能である。光伝送媒体101の厚さは、1ミクロン程度から数cmの範囲で可能であるが、光軸合わせの容易性の観点から50ミクロンから数ミリ程度の厚さが好ましい。
As the
2次元光導波路101の平面内に適当な放射角で伝播光103を伝播させるが、平面に対して垂直な方向においては伝播可能な全ての角度(全ての導波モード)を伝播させたり、選ばれた角度(単一の伝播モード)を伝播させたりできるが、特に拘らない。
The propagating
光ポート102の光出力部に適用可能な発光素子としては、レーザーダイオード、LEDなどが挙げられるが、その中でも光放出角の小さい面発光レーザは小さな放射角の伝播光を実現できる観点から好ましい。光ポート102の光出力部は、放射角や放出方向を切り替える手段を有することができる。これにより、2次元光導波路101において、光ポート102から異なる放射角や方向で光を伝播させられ、さらにこれらを切り替えることができる。放射角や方向の切り替え手段としては、例えば、光ポート102に、異なる放射角や方向で光を放射可能な複数の光出力部を配し、発信に用いる光出力部を電気的に選択することで、伝播する放射角や方向を切り替える方法がある。例えば、複数の発光素子がアレイ状に配列されたものを用い、アレイのそれぞれの素子に対して、異なる放射角や放出方向が設定、分別される様に構成する。この場合、アレイの中で用いる発光素子を選択することで、放射角や放出方向の設定、分別が可能となる。
Examples of the light emitting element applicable to the light output unit of the
さらに、光出力部に適用される発光素子として、放射角や放出方向を制御、変更可能なデバイスを用いることが挙げられる。また、光出力部に適用される発光素子と2次元光導波路101の結合態様を可変にすることで、放射角や放出方向を変更する方法もある。より具体的には、発光素子に近接して配されたミラーやプリズム、レンズ、グレーティングなどの光結合部を動かしたり、発光素子自身の位置を動かして同様な効果を持たせたり、光結合部を構成する材料の屈折率などの光学的性質を変調したりする。光結合部を可動にする手段としては、例えばマイクロメカニクスの技術により、静電力素子、磁力素子、圧電素子などを適用して微小な可動ミラーなどを構成する方法がある。
Furthermore, as a light emitting element applied to the light output unit, a device that can control and change the emission angle and the emission direction can be used. There is also a method of changing the emission angle and the emission direction by making the coupling mode of the light emitting element applied to the light output unit and the two-dimensional
この様に、光ポート102は、図13に示すように、放射角104としては様々な放射角、放射方向で、伝播が可能なように構成している。これを実現するために、光結合器として、様々の構成を用いることができる。光結合器301としては、例えば、図14(a)に示すように4角錐状のミラーが挙げられる。発光素子306からの光303は角錐ミラーの上方向から照射され、横方向に反射され、光伝送媒体に結合する。図14(b)のように、発光素子からの光が角錐の1斜面(光照射位置302)に照射される場合には、ほぼ90°の放射角での伝播が実現され、図14(c)のように4斜面に照射される場合には360°の放射角で伝播がなされる。2、3斜面であれば、それぞれ180°、270°となる。角錐斜面は拡散面になっているため、ほぼ放射角の範囲に渡って均一な光が伝播される。
In this way, the
図14の例では、角錐ミラー301の上方に、例えば、それぞれの斜面に対して一つと中央に一つの計5つの発光素子306a,306b,306c,306d,306xを配し、各デバイスからの光がそれぞれの斜面の照射されるように配置してある。この様な構成により、発光素子を選択することで、放射角を設定できる。例えば、中央の発光素子306xを用いれば、360°全ての方向に、306a〜dのうち一つを選べば、定められた90°の方向に、2つを選べば180°の方向に、3つを選べば270°方向に、4つを選べば360°の方向に伝播させることができる。この様に、光ポート102に複数の発光素子を配し、駆動する発光素子を選択することで、放射角、放射方向を切り替えることができる。
In the example of FIG. 14, for example, a total of five light emitting
ここでは、角錐ミラーを用い、放射角及び放射方向が90度単位で選別可能な光ポートの例であるが、これに限られるものでない。実質的に360°全方向にブロードキャストできたり、発光素子の放射角相当でなるべく小さな放射角でビーム状の伝播を実現できたり、さらには様々な方向の伝播などを実現できる光ポートを用いてもよい。 Here, an example of an optical port that uses a pyramid mirror and can select a radiation angle and a radiation direction in units of 90 degrees is not limited thereto. Even if an optical port that can broadcast in almost all 360 ° directions, can realize beam-like propagation with a radiation angle as small as possible corresponding to the radiation angle of the light emitting element, and can also propagate in various directions, etc. Good.
光伝送媒体101を伝播してくる光信号は、光ポート102の受光素子に取り込まれ電子信号に変換される。受光素子としては、PIN型やMSM型フォトダイオードなどを用いることができ、このフォトダイオードは電子回路に接続され、変換された電気信号は入力電気信号として近接する電子回路内部に取り込まれ、処理される。
An optical signal propagating through the
光ポート102の光入力部は、様々な構成をとることができる。例えば、2次元光導波路101の360°にわたる全方向から光を受信可能な様に構成することができる。他にも、2次元光導波路の所定の方向からの光のみを受信する様に構成してもよい。光入力部にも光結合器を適用できる。上述の観点から、光入力部に適用する光結合器としては、任意の方向すなわち面内360度方向から光を受光するためには、円錐状や球状のミラーを用いられる。また、光ポート102として、複数の受光部をアレイ状に配列したものを用いることもできる。特に、アレイのそれぞれの素子に対して入射される方向が異なる様に、受光部を配することができる。この場合、アレイの中で用いる受光部を選択することで、光が到達した方向の分別が可能となる。この様な構成の一例としては、角錐状の光結合部を用い、その面ごとに対応して受光部を配する構成が挙げられる。
The optical input unit of the
ここで、本発明の光伝送媒体に、2次元光導波路が好ましい理由を記しておく。まず、光ファイバやライン導波路を用いた光回路を用いることも考えられるが、固定したライン配線となるため、配線の自由度に関しては劣ることになる。この構成で光回路の再構成を実現するには多くの光スイッチを必要とするなど困難が伴う。さらには、線状光導波路は、数ミクロンから数十ミクロンのサイズで光軸合わせが必要で、それは困難である。また、光導波路に微細加工が必要で作製が難しい。 Here, the reason why the two-dimensional optical waveguide is preferable in the optical transmission medium of the present invention will be described. First, an optical circuit using an optical fiber or a line waveguide may be used. However, since the line wiring is fixed, the degree of freedom of wiring is inferior. Realizing the reconfiguration of the optical circuit with this configuration involves difficulties such as the need for many optical switches. Furthermore, the linear optical waveguide needs to be aligned with the optical axis in a size of several microns to several tens of microns, which is difficult. In addition, it is difficult to fabricate the optical waveguide because it requires fine processing.
一方で、2次元導波路を適用することで、所望の任意位置への光デバイス(発光素子や受光素子)の実装が可能となり、任意の位置の間での情報伝達が可能となる。さらには、光デバイスと導波路層の光結合に際し、光学的な位置合わせが容易になる。この様に単純な構成であるため簡易に回路基板を形成することができ、低コスト化が可能である。さらに、後述するように、2次元光導波路を適用した光自由回路では、基本的に光入出力部である光ポートの制御のみで光回路の再構成が可能である On the other hand, by applying a two-dimensional waveguide, an optical device (light emitting element or light receiving element) can be mounted at a desired arbitrary position, and information can be transmitted between arbitrary positions. Furthermore, optical alignment is facilitated in optical coupling between the optical device and the waveguide layer. Because of such a simple configuration, a circuit board can be easily formed, and the cost can be reduced. Furthermore, as will be described later, in an optical free circuit to which a two-dimensional optical waveguide is applied, an optical circuit can be reconfigured basically only by controlling an optical port that is an optical input / output unit.
一方で、ライン導波路は高速な信号伝達が可能なため、2次元光導波路内に埋め込んで所定の固定接続を担わせてもよい。光伝送媒体として、自由空間に光を伝播させる方式も提案されているが、この方式は、配線自由度が高いが、サイズが大きくなってしまうという課題がある。2次元光導波路を用いた光自由回路を使用した構成は、薄型で高密度に実装がなされた回路基板を実現できる。 On the other hand, since the line waveguide is capable of high-speed signal transmission, it may be embedded in a two-dimensional optical waveguide to carry a predetermined fixed connection. As an optical transmission medium, a method of propagating light in free space has been proposed. However, this method has a problem that the wiring size is high but the size becomes large. A configuration using an optical free circuit using a two-dimensional optical waveguide can realize a thin and high-density circuit board.
光伝送媒体101は任意の基板100上に配し得る。基板100としては、プリント基板、アルミやSUSなどの金属基板、Si,GaAsなどの半導体基板、ガラスなどの絶縁基板、PMMAやポリイミドやポリカーボネートなどの樹脂性の基板やシートを適用できる。電気配線106はアルミ、銅などの金属配線であり、その作製には、真空蒸着、導電性ペーストをスクリーン印刷法で形成する方法が用いられる。他にも、電解銅箔等の金属箔を積層し、所望のパターンに形成されたエッチングレジストを用いて金属箔を化学エッチングすることにより、回路導体パターンを形成する手法などが用いられる。図6において、光伝送媒体101の層は一層として示してあるが、複数層有してもよい。
The
<光回路の設計方法>
次に、本実施形態の光回路の設計方法について説明する。光モジュールのハードウエア構成は、上述した光伝送媒体として2次元光導波路を適用した光モジュールを想定している。
<Optical circuit design method>
Next, an optical circuit design method according to this embodiment will be described. The hardware configuration of the optical module assumes an optical module to which a two-dimensional optical waveguide is applied as the above-described optical transmission medium.
まず上記した様に、図1に示す如く、予め複数の仮想的な光モジュール構成(光接続ブックA,B,C,,,)を用意しておき、これらの光接続ブックのそれぞれに対して、光接続設計を行う。それぞれの設計結果24A,24B,24C,,,を比較し、好ましい設計結果を出力した光接続ブックとそれに対する設計結果を選択し、結果として用いる。 First, as described above, as shown in FIG. 1, a plurality of virtual optical module configurations (optical connection books A, B, C,...) Are prepared in advance, and each of these optical connection books is prepared. Do optical connection design. Each of the design results 24A, 24B, 24C,... Is compared, and an optical connection book that outputs a preferable design result and a design result corresponding thereto are selected and used as a result.
光接続ブックは、光デバイスや導波路などの構成や配置などが予め定められた仮想的な光モジュール構成に関する情報である。この情報が設計装置のメモリに保管され、この情報を用いて設計を行う。光接続ブックは情報として、少なくとも、情報を伝送可能な光ポートの組み合わせを有している。図10(b)に示すように、さらには、光伝送媒体の構成としてサイズ、材料、伝播損失など、さらには、光モジュールにおける光ポートの数、光ポートの配置、光ポートの種類などの構成上の情報を有してもよい。さらには、それぞれの光ポート間で伝送可能な伝送速度、同時に伝送可能な光ポートの組み合わせ(クロストークに関する情報)などの、設計上、有用な情報を有している。 The optical connection book is information relating to a virtual optical module configuration in which the configuration and arrangement of optical devices and waveguides are predetermined. This information is stored in the memory of the design apparatus, and design is performed using this information. The optical connection book has at least a combination of optical ports capable of transmitting information as information. As shown in FIG. 10B, the configuration of the optical transmission medium, such as size, material, propagation loss, etc., and further, the configuration of the number of optical ports in the optical module, the arrangement of optical ports, the types of optical ports, etc. You may have the above information. Furthermore, it has useful information in terms of design, such as a transmission speed that can be transmitted between the respective optical ports and a combination of optical ports that can be transmitted simultaneously (information on crosstalk).
特に、光ポート102の配置に関しては、図3に示すように、面内位置、さらには図6(b)における積層構造での厚さ位置(層内位置)の情報を指定することが挙げられる。後者に関して、光ポート102は、図6(b)では光伝送媒体101と電気配線層105の界面に配置されているが、半導体チップ107の上や、半導体チップ107と電気配線層105の間、電気配線層105の上、電気配線層105の内部など、任意の位置に設定可能である。
In particular, with respect to the arrangement of the
例として、図3に3種類の光接続ブックの例を図示した。図3では、光接続ブックを図として示しているが、設計装置内では、これを文字情報(データ)として表現し、メモリ内に保管される。ただし、設計装置に表示装置や画像出力装置を有している場合には、データ情報でなく、この様な図面を表示することもできる。このことは、設計者が光接続ブックの構成を把握するのを補助するため、好ましい。以下、図を用いて光接続ブックの構成例を説明する。 As an example, FIG. 3 illustrates three types of optical connection books. In FIG. 3, the optical connection book is shown as a figure, but in the design apparatus, this is expressed as character information (data) and stored in the memory. However, when the design apparatus has a display device or an image output device, such a drawing can be displayed instead of the data information. This is preferable because it assists the designer to grasp the configuration of the optical connection book. Hereinafter, a configuration example of the optical connection book will be described with reference to the drawings.
図3は光モジュールにおける光ポート102の配置と種類を記した平面図であり、図において光ポート102はその種類に応じて記号化して記している。異なる記号の光ポート102は構成が異なる。光ポートの種類、さらには表記上の記号を、図4及び図5に示した。様々な種類のものを適用できる。
FIG. 3 is a plan view showing the arrangement and types of the
図3において、それぞれの光ポートは発信機能に加えて、受信機能も有しているが、図を簡略化するために、受信側の光ポートの種類の記載は省略してある。実際は、ライン導波路に接続する光ポートを除いて、その他はすべてに受信機能があり、受信機能は図5(a)の全方位受信のタイプである。 In FIG. 3, each optical port has a reception function in addition to a transmission function. However, in order to simplify the drawing, the description of the type of optical port on the reception side is omitted. Actually, except for the optical port connected to the line waveguide, all others have a reception function, and the reception function is the omnidirectional reception type of FIG.
図3に示す光接続ブックAは光伝送媒体として2次元光導波路を用いており、9つの光ポート102が配置されている。光接続ブックBは光伝送媒体として2次元光導波路を用いており、8つの光ポート102が配置されている。光接続ブックCは光伝送媒体として2次元光導波路を主とし、一部にはライン導波路を有している。片方向のライン導波路の両端にも光ポートがあるので、光ポート102の数は13個である。この様に、光伝送媒体の構成、光ポートの位置、光ポートの種類、光ポートの数が異なる複数の仮想的な光モジュール構成(光接続ブック)が用意される。
The optical connection book A shown in FIG. 3 uses a two-dimensional optical waveguide as an optical transmission medium, and nine
光ポートの種類について、図4は光信号の発信を行う光ポートの構成例、図5は光信号の受信を行う光ポート等の構成例である。図4(a)は2次元光導波路の360°全方位に光を拡散させる光ポートを示し、図4(b)にエリア拡散として記してあるのは、決められた角度(表記上は円内の灰色に塗られた方位)に光を拡散伝播させるものである。ここでは90°や180°の放射角のものを例に記している。放射角や放射方向など、これに限られるものでなく、任意のものが設定可能である。図4(c)は、ビームとして、光ポートから発光素子の発光角のままなるべく拡散させずにビーム状に伝播させる光ポートである。表記上、矢印で記した特定の方向に光信号を伝播させる。光ポートの構成によっては、同時に複数の方向にビームを伝播させることができる。 FIG. 4 shows a configuration example of an optical port that transmits an optical signal, and FIG. 5 shows a configuration example of an optical port that receives an optical signal. FIG. 4A shows an optical port that diffuses light in all directions of 360 ° of the two-dimensional optical waveguide. In FIG. 4B, the area diffusion is indicated by a predetermined angle (in the circle on the notation). The light is diffused and propagated in the gray direction). Here, examples with radiation angles of 90 ° and 180 ° are shown. The radiation angle, the radiation direction, and the like are not limited to this, and arbitrary ones can be set. FIG. 4C shows an optical port that propagates in the form of a beam without diffusing the light emission angle of the light emitting element from the optical port as much as possible. In the notation, an optical signal is propagated in a specific direction indicated by an arrow. Depending on the configuration of the optical port, the beam can be propagated in multiple directions simultaneously.
図4(d)は、可変ビームとして、任意の設定した方向にビーム伝播させることができる光ポートを示す。また、図4(e)のように、矢印で記した特定の方向に光信号を伝播させる複数の発光部を光ポートに配し、複数の機能を持たせてもよい。駆動する発光部を選択することで、所望の機能を動作させることができる。 FIG. 4D shows an optical port capable of propagating the beam in an arbitrary set direction as a variable beam. Further, as shown in FIG. 4E, a plurality of light emitting units that propagate an optical signal in a specific direction indicated by an arrow may be arranged in the optical port to have a plurality of functions. A desired function can be operated by selecting a light emitting unit to be driven.
図5(a)は、光伝送媒体を伝播する全方向(360度すべての方向)からの光信号を受信するものを示し、図5(b)は、決められた角度(表記上は円内の斑点状に塗りつぶされた方位)からの光を受信するものを示し、図5(c)は、受信方向ないし角度範囲を可変して信号を受信するものを示す。また、図5(d)は複数の発信機能、受信機能を有した光ポートの例を記している。2次元光導波路へのビーム伝播出力を2つと、全方位からの入力(受信)と、ライン導波路への出力、ライン導波路からの入力機能とを有した例である。図5(e)には、光伝送媒体にライン導波路を設け、これを用いた光伝送を行う場合の記号を記した。矢印の始点が発信側の光ポート、終点が受信側の光ポートに対応する。図面上の表記はこれに拘るものではない。光ポートの種類を判別できれば、とくに拘らない。 FIG. 5 (a) shows what receives optical signals from all directions (all directions of 360 degrees) propagating through the optical transmission medium, and FIG. 5 (b) shows a predetermined angle (in the circle on the notation). FIG. 5 (c) shows a signal receiving signal with variable reception direction or angle range. FIG. 5D shows an example of an optical port having a plurality of transmission functions and reception functions. This is an example having two beam propagation outputs to the two-dimensional optical waveguide, input (reception) from all directions, output to the line waveguide, and input function from the line waveguide. FIG. 5 (e) shows symbols for the case where a line waveguide is provided in an optical transmission medium and optical transmission is performed using the line waveguide. The start point of the arrow corresponds to the optical port on the transmission side, and the end point corresponds to the optical port on the reception side. The notation on the drawing is not limited to this. If the type of optical port can be discriminated, it is not particularly concerned.
光接続ブックは、各光ポート間で伝送可能な伝送速度や伝送遅延を予め求めて、リストとして有していることが好ましい。このリストを用いて設計を行うことで、光接続の信頼性が確保されるため、光電融合基板として信頼性の高い設計を行うことができる。このリストを作成するためには、光ポートの構成や光ポートの位置、光伝送媒体などの物理的な構成情報から、それぞれの光接続に用いられる光量や光ポート間の距離などを解析し、これらより伝送レートや遅延時間などを求めることができる。他にも、光接続ブックに対応した光モジュールを試作し、実際の評価を行うことで、伝送レートや遅延時間を求め、リスト化しても良い。 It is preferable that the optical connection book has a list of transmission rates and transmission delays that can be transmitted between the optical ports in advance. By designing using this list, the reliability of optical connection is ensured, so that a highly reliable design as a photoelectric fusion substrate can be performed. To create this list, from the physical configuration information such as optical port configuration, optical port position, optical transmission medium, etc., analyze the amount of light used for each optical connection, the distance between optical ports, etc. From these, the transmission rate and delay time can be obtained. In addition, an optical module corresponding to the optical connection book may be made as a prototype, and an actual evaluation may be performed to obtain a transmission rate and a delay time and make a list.
ここでは、光接続ブックとして、光ポートの種類及び光ポートの位置を特定したものを説明したが、光ポートの位置のみを特定し、光ポートの種類は後の設計プロセスで自由に選べるようにしてもよい。その際は、光ポートブックとして、光ポートの種類をリスト化しておき、その中から設計時に光ポートを選んで使うようにすることができる。 Here, the optical connection book has been described in which the type of optical port and the position of the optical port are specified. However, only the position of the optical port is specified, and the type of optical port can be freely selected in the later design process. May be. In that case, it is possible to list the types of optical ports as an optical port book and select and use the optical ports at the time of design.
この様な設計方法を実現するために、設計装置には上述した光接続ブックや光ポートブック(光ポートに関する情報)を多数記憶した装置として、光接続ライブラリ、光ポートライブラリを用意することが好ましい。本発明の設計方法において、光接続ライブラリないし光ポートライブラリから、適切な光接続ブック、光ポートの選択が成される。 In order to realize such a design method, it is preferable to prepare an optical connection library and an optical port library as a device that stores a large number of the above-described optical connection books and optical port books (information on optical ports) in the design apparatus. . In the design method of the present invention, an appropriate optical connection book and optical port are selected from the optical connection library or optical port library.
<光接続ブックの構成指針>
光接続ブックは上述のもののみでなく、勿論、様々な構成のものを用意しておくことができる。但し、以下に述べる様な指針に基づいて、光接続ブックを用意しておくのが、より好ましい。まず、光ポートの位置はなるべく分散して配置することが好ましい。その理由は、高い自由度で接続が可能な光ポートの近傍は電気配線が混雑する可能性が高いからである。この様な配置により、多くの電気ネットを有効に光ポートに接続することが可能になるため、電子回路に多様な設計が可能になる(様々な設計が可能となり、設計範囲が広がる)。さらに、光モジュールとしては、光伝送媒体の効率的な利用やクロストークの低減に寄与する。すなわち、この様な配置は、電子回路及び光回路の両方にとって有効に働き、最終的な光電融合回路の性能を高める。
<Guidelines for optical connection book>
The optical connection book is not limited to the one described above, but can be prepared in various configurations. However, it is more preferable to prepare an optical connection book based on the following guidelines. First, it is preferable that the positions of the optical ports are dispersed as much as possible. The reason is that there is a high possibility that the electrical wiring is congested near the optical port that can be connected with a high degree of freedom. With such an arrangement, many electric nets can be effectively connected to the optical port, so that various designs can be made for the electronic circuit (various designs are possible and the design range is widened). Furthermore, the optical module contributes to efficient use of the optical transmission medium and reduction of crosstalk. That is, such an arrangement works effectively for both electronic and optical circuits and enhances the performance of the final optoelectronic circuit.
他には、電気配線にとって負荷の大きい(難しい)接続形態を、光接続によって実現することができるように光ポートを配置することが好ましい。この様な光ポートの配置により、光電融合回路としてのトータルな最適設計が可能となる。例えば、通常、電気配線としてx及びy方向のみを用いるのが一般的である。その様な場合には、斜め方向に近い光接続がなされるように、意図的に光ポートを配することが好ましい。 In addition, it is preferable to arrange the optical port so that a connection form having a large load (difficult) for the electrical wiring can be realized by the optical connection. Such an arrangement of the optical ports enables a total optimum design as a photoelectric fusion circuit. For example, it is common to use only the x and y directions as electrical wiring. In such a case, it is preferable to intentionally arrange an optical port so that an optical connection close to an oblique direction is made.
他にも、電気配線にとって困難な接続形態という観点では、電気配線が高速な信号を長距離にわたり伝送することが難しいことに鑑み、なるべく遠い距離に光ポートを配することが好ましい。同様な観点から、電気配線はマルチキャストやマトリックス接続に多大な配線リソースを消費することから、なるべくブロードキャスト接続がなされるように光ポートを配置することが好ましい。この様に、電気配線では難しい接続形態を選んで光接続で実現する様に光ポートの配置することで、光モジュールのみにおける最適設計ではなく、光電融合回路全体としての最適設計が実現される。 In addition, from the viewpoint of a connection form that is difficult for the electric wiring, it is preferable to arrange the optical ports as far as possible in view of the fact that it is difficult for the electric wiring to transmit a high-speed signal over a long distance. From the same point of view, since electrical wiring consumes a great deal of wiring resources for multicast and matrix connection, it is preferable to arrange optical ports so that broadcast connection is possible. In this way, by arranging the optical ports so as to be realized by optical connection by selecting a connection form that is difficult with electrical wiring, not the optimal design only for the optical module but the optimal design for the entire optoelectronic circuit is realized.
以下に、より具体的な実施例をあげて、本発明の光電融合回路の設計方法について説明する。ただし、本発明は、以下に示す実施例に限られるものではなく、上述の概念に含まれるものであれば、その構成、シーケンス、ステップの追加、省略などを行うことができる。 In the following, a method for designing an optoelectronic circuit according to the present invention will be described with reference to more specific examples. However, the present invention is not limited to the embodiments described below, and can be added, omitted, and the like as long as it is included in the above concept.
「実施例1」
まず、本実施例に適用するハードウエアについて説明する。本実施例においては、図11に示すタイプのハードウエアを用いた。図11において、101は光伝送媒体、102は光ポート、106は電気配線、107は半導体チップである。107A,107B,107C,107Dはカスタムチップ、107EはFPGAである。図11(a)は上面図、図11(b)は光伝送媒体101における上面図であり、その断面図は図6(b)に準じている。
"Example 1"
First, hardware applied to the present embodiment will be described. In this embodiment, hardware of the type shown in FIG. 11 was used. In FIG. 11, 101 is an optical transmission medium, 102 is an optical port, 106 is an electrical wiring, and 107 is a semiconductor chip. 107A, 107B, 107C, and 107D are custom chips, and 107E is an FPGA. FIG. 11A is a top view, FIG. 11B is a top view of the
ハードウエア上の主な設計制約としては、電気配線の層数は8層、光伝送媒体のサイズは3cm□、光接続層の層数は1層、光ポートの数は10個である。光接続層は、光伝送媒体として2次元光導波路を適用した光自由回路を基本としている。光伝送媒体は2次元光導波路の構成であり、厚さ100μmのポリカーボネート(屈折率1.59)にクラッドとしてフッ素化ポリイミド(屈折率1.52程度)をコートしたものである。また、光接続ブックにおいて、2次元光導波路の一部にライン導波路を埋め込んで形成することも設計制約の範囲内として許容している。 The main design constraints on the hardware are that the number of electrical wiring layers is 8, the size of the optical transmission medium is 3 cm □, the number of optical connection layers is 1, and the number of optical ports is 10. The optical connection layer is based on an optical free circuit using a two-dimensional optical waveguide as an optical transmission medium. The optical transmission medium has a structure of a two-dimensional optical waveguide, which is a 100 μm thick polycarbonate (refractive index: 1.59) coated with fluorinated polyimide (refractive index of about 1.52) as a clad. Also, in the optical connection book, it is allowed as a design constraint to embed a line waveguide in a part of a two-dimensional optical waveguide.
次に、本実施例の光電融合回路の設計方法について説明する。図7に、本実施例の光電融合回路の設計フローの概略を示す。要求仕様20に基づき概略的なシステム設計21を行った後、論理設計22、回路設計を経て、回路接続リスト(ネットリスト)10を生成し、これを基に、光電融合設計11を行う。 Next, a method for designing the photoelectric fusion circuit of this embodiment will be described. FIG. 7 shows an outline of the design flow of the photoelectric fusion circuit of this embodiment. After performing a schematic system design 21 based on the required specification 20, a circuit connection list (net list) 10 is generated through a logic design 22 and a circuit design, and an optoelectronic design 11 is performed based on this.
光電融合設計11においては、電気ネットと光ネットの生成12を経て、電子回路レイアウト設計15、光回路設計17が成される。本実施例の光回路設計17においては、図1に記した光回路設計を適用する。また、本実施例の設計で対象とするアプリケーションとしては、ビデオ信号のデコーダに画像処理の機能を追加した内容である。 In the photoelectric fusion design 11, an electronic circuit layout design 15 and an optical circuit design 17 are made through generation 12 of an electric net and an optical net. In the optical circuit design 17 of the present embodiment, the optical circuit design shown in FIG. 1 is applied. Further, the application targeted in the design of this embodiment is the content obtained by adding an image processing function to the video signal decoder.
以下、それぞれの工程について説明する。まず、システム設計21においては、要求仕様20に鑑み、概略的なシステムの構成を決める。要求仕様20は、実現すべき機能すなわち機能仕様と設計制約からなる。機能仕様とは、回路が満たすべき機能であり、任意の制御アルゴリズム、画像処理、音声処理など、用途に応じて様々に設定される。一方で、設計制約とは、性能、消費電力、コスト、設計期間などである。これらを踏まえ、システム設計21で、ハードとソフトの分割や、ハードの構成の概略を決める。ハードの構成としては、例えば、半導体チップの数や種類、電気配線基板の層数、面積、数量、光モジュールの構成(光接続ブックのリスト)などが挙げられる。ただし、これらハード構成の一部は、設計制約として制約される場合もある。 Hereinafter, each process will be described. First, in the system design 21, in view of the required specification 20, a schematic system configuration is determined. The required specification 20 includes functions to be realized, that is, functional specifications and design constraints. The functional specification is a function to be satisfied by the circuit, and is set variously depending on the application, such as an arbitrary control algorithm, image processing, and audio processing. On the other hand, design constraints include performance, power consumption, cost, design period, and the like. Based on these considerations, the system design 21 determines the division of hardware and software and the outline of the hardware configuration. Examples of the hardware configuration include the number and types of semiconductor chips, the number of layers of the electrical wiring board, the area, the quantity, the configuration of the optical module (list of optical connection books), and the like. However, some of these hardware configurations may be restricted as design constraints.
従来の一般的な設計においては図16に示すように、システム設計の段階で、光回路と電子回路が分離され、それ以降では独立した設計が行われていたが、本実施例のシステム設計においては、電子回路と光接続の分割を行わない。 In the conventional general design, as shown in FIG. 16, the optical circuit and the electronic circuit were separated at the system design stage, and after that, independent design was performed, but in the system design of this embodiment, Does not divide the electronic circuit and the optical connection.
次に、論理設計22を行い、回路接続リスト(ネットリスト)10を得る。ネットリストは、回路の接続情報を記したデータである。本実施例において、ネットリスト10を得る手段については、特に拘らず、任意の論理合成ツール、その他の手段を用いることができる。例えば、ハードウェア記述言語(hardware
description language)を用いてRTL(register transfer level)で記述し、論理合成ツールを用いて論理合成を行い、ゲートレベルのネットリストを得る。この段階で、論理検証のシミュレーションを行い、設計の信頼性を高めることもできる。
Next, logic design 22 is performed to obtain a circuit connection list (net list) 10. The netlist is data describing circuit connection information. In the present embodiment, the means for obtaining the netlist 10 is not particularly limited, and any logic synthesis tool or other means can be used. For example, a hardware description language (hardware
It is described in RTL (register transfer level) using description language), and logic synthesis is performed using a logic synthesis tool to obtain a gate level netlist. At this stage, logic verification simulation can be performed to increase the reliability of the design.
他には、C言語での記述から、動作合成を行い、ネットリストを作成してもよい。また、プロセッサ、メモリ、インターフェース、データ圧縮、画像処理など、任意のIP(intellectual property)マクロを使用して論理設計を行うこともできる。また、ネットリストとしては、トランジスタレベル、ゲートレベル、セルレベル、機能ブロック(セルの集合)レベル、IPマクロのレベルなど、任意の接続情報を適用できる。さらには、アナログ回路を有した設計の場合には、この段階でアナログ部分の回路設計を終え、マクロとして使用して、ネットリスト作成工程を前に進めることもできる。 Alternatively, a netlist may be created by performing behavioral synthesis from a description in C language. In addition, logic design can be performed using an arbitrary IP (intellectual property) macro such as a processor, a memory, an interface, data compression, and image processing. As the netlist, any connection information such as a transistor level, a gate level, a cell level, a functional block (cell set) level, an IP macro level, or the like can be applied. Furthermore, in the case of a design having an analog circuit, the circuit design of the analog part is finished at this stage and used as a macro, so that the net list creation process can be advanced.
引き続き、ネットリストに基づいて、光電融合設計11を行い、設計結果(出力情報)24を得る。本実施例の光電融合設計11の手法について説明する。ここでは、図10に示す光電融合回路設計装置を用いて、設計を行った。この光電融合回路設計装置は、入出力手段、記憶手段81、設計手段82、設計評価手段83、制御手段84を有する。記憶手段81は、光接続ライブラリ(複数の光接続ブック)や、ネットリストや電気ネット、光ネット、各種設計用パラメータ、設計結果、設計途中結果、設計時間、要求仕様として機能仕様や設計制約などを記憶するための部位である。 Subsequently, photoelectric fusion design 11 is performed based on the net list, and a design result (output information) 24 is obtained. A method of the photoelectric fusion design 11 of this embodiment will be described. Here, the design was performed using the optoelectronic circuit design apparatus shown in FIG. This optoelectronic circuit design device has input / output means, storage means 81, design means 82, design evaluation means 83, and control means 84. The storage means 81 includes an optical connection library (a plurality of optical connection books), a netlist, an electric net, an optical net, various design parameters, design results, intermediate design results, design time, functional specifications and design constraints as required specifications, etc. It is a part for memorizing.
入出力手段は、上述のデータを外部から入力することを可能にするとともに、設計結果、評価結果などを外部に出力するための手段である。設計手段82は、ネットリスト10から電気ネット13と光ネット14を生成する手段、光ポートの配置手段、電子回路レイアウト設計手段(配置手段、配線手段を含む)、光接続設計手段、検証手段を有する。さらには、これらの設計手段の全体の制御を行う制御手段84を有する。本実施例においては、設計手段82、制御手段84は、一般的な計算装置にプログラム(ソフトウエア)として実装している。 The input / output means is a means for allowing the above-described data to be input from the outside and outputting design results, evaluation results, and the like to the outside. The design means 82 includes means for generating the electrical net 13 and the optical net 14 from the net list 10, optical port placement means, electronic circuit layout design means (including placement means and wiring means), optical connection design means, and verification means. Have. Furthermore, it has the control means 84 which controls the whole of these design means. In the present embodiment, the design means 82 and the control means 84 are implemented as programs (software) in a general computing device.
光電融合設計11においては、まず、ネットリスト10から電子回路が担う接続リスト(電気ネット
13)と光接続が担う接続リスト(光ネット 14)を生成する(本実施例では、この段階では、まだ光接続ブックは用いられていない)。この後、上記電気ネットと光ネットの生成に対する検証を行っても良い。例えば、分割前のネットリストの内容と、電気ネット13と光ネット14を合わせたものが、論理的に一致するかの検証を行うことができる。
In optoelectronic design 11, first, the connection list (electric network)
13) and a connection list (optical network 14) that the optical connection bears are generated (in this embodiment, the optical connection book is not yet used at this stage). Thereafter, verification of the generation of the electric net and the optical net may be performed. For example, it is possible to verify whether the contents of the net list before the division and the combination of the electric net 13 and the optical net 14 are logically coincident.
また、電気ネットと光ネットの生成時に、必要であれば光回路の周辺に新たにレジスタ、フリップフロップ、シリアライザ、デシリアライザなどの電子回路(電気ネット)の追加を行ってもよい。この際には、これらの追加内容が、電気ネットに追加される。例えば、パラレル電気配線の部分を光接続に割り当てた際には、送信側の光ポートにはシリアライザ、受信側の光ポートにはデシリアライザを追加することなどが考えられる。 Further, when the electric net and the optical net are generated, electronic circuits (electric nets) such as registers, flip-flops, serializers, and deserializers may be newly added around the optical circuit if necessary. At this time, these additional contents are added to the electric net. For example, when the parallel electrical wiring portion is assigned to the optical connection, a serializer may be added to the transmission side optical port, and a deserializer may be added to the reception side optical port.
次に、電気ネット13、光ネット14を基に、光電融合レイアウト設計
15を行う。この工程では、各種部品の配置、電気配線の接続、光接続などの設計がなされる。ここで、部品とは、スタンダードセル方式のLSIにおけるセル、さらには、セルの集合体での一つの機能を有した機能ブロック、さらにはIPマクロに対応したブロックなどである。FPGAを適用した系においては、論理セル、コンフィギャラブルブロック、IPマクロに対応したブロックなどもこれにあたる。さらには、複数のチップを搭載するシステムである場合には、一つのチップやデバイスなども部品に含まれる。すなわち、複数のチップを搭載する光電融合回路においていえば、この工程では、チップの配置、チップ間の配線、光ネットの光ポートへの割り当て、チップ内のセル配置、チップ内の電気配線などの設計を行うステップである。また、本実施例では、この工程で光接続ブックの選択がなされる。
Next, photoelectric fusion layout design based on electrical net 13 and optical net 14
Do 15. In this process, design such as arrangement of various parts, connection of electric wiring, optical connection, and the like is performed. Here, the component refers to a cell in a standard cell LSI, a functional block having one function in a set of cells, a block corresponding to an IP macro, and the like. In systems to which FPGAs are applied, logic cells, configurable blocks, blocks corresponding to IP macros, and the like also correspond to this. Furthermore, in the case of a system in which a plurality of chips are mounted, a single chip or device is also included in the component. In other words, in the photoelectric fusion circuit mounting a plurality of chips, in this process, chip arrangement, wiring between chips, allocation to an optical port of an optical net, cell arrangement in a chip, electric wiring in a chip, etc. This is a design step. In this embodiment, the optical connection book is selected in this step.
本実施例においては、電気ネット13に基づいた電子回路レイアウト設計 18、光ネット14に基づいた光回路設計17(ここでは光接続ブックの選択工程も含むので、光回路設計というが、図1などに記すように、選択された光接続ブックが前提となっている場合は、光接続設計という)の順番は拘らない。順番に行なってもよいし(どちらが先でもよい)、同時に並列して行っても良い。ただし、両者は独立して行われる。 In the present embodiment, an electronic circuit layout design 18 based on the electric net 13 and an optical circuit design 17 based on the optical net 14 (here, the optical circuit design is also included because the optical connection book selection process is included. In the case where the selected optical connection book is assumed, the order of the optical connection design) is not concerned. They may be performed in order (whichever is first) or may be performed in parallel. However, both are performed independently.
電子回路のレイアウト設計18としては、部品の配置、配線、電子回路解析を行う。電子回路の配置配線としては、一般的な手法を適用できる。例えば、配置のための手法としては、ミンカット法(min-cut
placement)等を用いることができる。配線は、線分探索法(line search router)、迷路法(maze-running router)、チャンネル配線法(channel
router)などを用いることができる。また、配線においては、配線領域に設定されたチャンネルに各ネットを割り当てる概略配線と、各チャンネル内において配線経路を決定する詳細配線に分けて行うことができる。電子回路解析としては、配線自身の配線抵抗及び配線容量により各ネットにおける信号の遅延値を計算し、その遅延値を基にタイミング解析を行う。他にも、クロストークや波形ひずみなどのEMI解析を行ってもよい。
As the electronic circuit layout design 18, component placement, wiring, and electronic circuit analysis are performed. A general technique can be applied as the placement and wiring of the electronic circuit. For example, the min-cut method (min-cut method)
placement) or the like. Wiring includes line search router, maze-running router, channel wiring method (channel
router) or the like. In addition, the wiring can be divided into a schematic wiring for assigning each net to a channel set in the wiring area and a detailed wiring for determining a wiring path in each channel. As the electronic circuit analysis, a delay value of a signal in each net is calculated from the wiring resistance and wiring capacitance of the wiring itself, and timing analysis is performed based on the delay value. In addition, EMI analysis such as crosstalk and waveform distortion may be performed.
光回路設計 17においては、図1に記す設計方法を用いた。すなわち、本実施例の光回路の設計は、図1に示すように、予め用意した複数の光接続ブック(光モジュール構成)A,B,C,,,を用い、これらに対して光接続設計を行う。本実施例においては、光ネット(特に必要な光接続の数)に鑑み、予め4種類の光接続ブックを用意する。ここでは光ポートの数が12個の光接続ブックを用意した。4種類の光接続ブックにおいて、光ポートの数及び位置は同じであるが、それぞれの位置における光ポートの種類が異なる。光ポート間の光接続に関しては、可能な光接続の組み合わせや光接続のデータ伝送速度、クロストークに関する情報などが予め解析され、光接続ブックの中にリスト化されている。 In the optical circuit design 17, the design method shown in FIG. 1 was used. That is, the optical circuit of this embodiment is designed using a plurality of optical connection books (optical module configurations) A, B, C,... Prepared in advance as shown in FIG. I do. In the present embodiment, four types of optical connection books are prepared in advance in view of the optical network (particularly the number of required optical connections). Here, an optical connection book having 12 optical ports was prepared. In the four types of optical connection books, the number and position of optical ports are the same, but the types of optical ports at the respective positions are different. For optical connections between optical ports, possible combinations of optical connections, data transmission speed of optical connections, information on crosstalk, etc. are analyzed in advance and listed in the optical connection book.
引き続き、それぞれの光接続ブックに対して、光ネットを、光接続ブックに記載された光接続に割り当てる。それぞれの設計結果24A,24B,24C,,,の比較を行い、要求される光接続を満たし、その中でも最もマージンの大きい設計結果24を出力した光接続ブックとそれに対する設計結果を結果として採用する。この際、光接続ブックは予め光ポート間の接続において、伝送速度やクロストークに関する情報をリストとして有しているため、短時間で光接続の可否や接続マージンを判断できる。 Subsequently, for each optical connection book, an optical net is assigned to the optical connection described in the optical connection book. Each of the design results 24A, 24B, 24C,... Is compared, and the optical connection book that satisfies the required optical connection and outputs the design result 24 with the largest margin among them, and the design result corresponding thereto are adopted as a result. . At this time, since the optical connection book has information relating to transmission speed and crosstalk in advance as a list in connection between optical ports, it is possible to determine whether or not optical connection is possible and a connection margin in a short time.
次に、検証 19において、光電融合回路の全体として、設計結果が要求仕様(機能、回路速度、回路面積、消費電力など)を満たすものであるかどうかの検証を行う。様々なシミュレーションを施すことにより、検証を行なうことができる。特に、回路のタイミング検証においては、電気ネットの遅延解析と、光ネットの遅延解析の両方を考慮した解析を行うことが好ましい。この工程を経た設計結果は最終的な設計結果24となる。 Next, in verification 19, it is verified whether the design result of the photoelectric fusion circuit as a whole satisfies the required specifications (function, circuit speed, circuit area, power consumption, etc.). Verification can be performed by performing various simulations. In particular, in the circuit timing verification, it is preferable to perform analysis in consideration of both the delay analysis of the electric net and the delay analysis of the optical net. Design results through as this factory will be the final design result 24.
本実施例においては、上記設計で得られた設計結果24を基にマスクを起こして、ASIC、光接続層及び電気配線層を作成する。そして、光接続層101と電気接続層105を張り合わせ、チップ107を実装し、図6(b)と同様な構成を得る。さらに、設計結果を用いて、FPGA内部に回路を構築することで、設計された光電融合回路を実現した。
In this embodiment, the mask is raised based on the design result 24 obtained by the above design, and the ASIC, the optical connection layer, and the electric wiring layer are created. Then, the
図11は、本実施例の設計結果の一例を示した図である。AからEは半導体チップ107である。本実施例においては、A、B、C、Dがカスタムチップ、EはFPGAである。図11(a)には、最上位層の主だった電気配線106とともにチップ107の配置が記されている。図11(b)は、光接続層101に光ポート102の種類及び位置とチップ107の配置を重ねて記した図である。図においては、光ポート102に関して図4、図5の記法を用いている。主だった光接続として、D-A,A-Bを結ぶ接続にライン導波路108が適用され、Eから他チップへの接続に2次元光導波路101を用いたブロードキャスト光接続が用いられている。ここで記した電気配線及び光接続は、典型的な光接続例を説明するために、その一部のみを記したものである。
FIG. 11 is a diagram showing an example of the design result of the present embodiment. A to E are
上述した本実施例の光電融合回路の設計手法には、以下の様なメリットがある。
光接続ブックを用いることで、光回路の最適化設計を、比較的短時間で、信頼性高く、実施できる。光回路の設計が容易であるため、光回路に対して深い知識を持たない電子回路技術者でも容易に光電融合回路の設計ができる。さらには、光接続ブックを設計資産として用いることで、設計資産の再利用を行い易いことなどの特徴がある。
The above-described design method of the photoelectric fusion circuit of this embodiment has the following merits.
By using the optical connection book, the optical circuit can be optimized and designed in a relatively short time with high reliability. Since the design of the optical circuit is easy, even an electronic circuit engineer who does not have deep knowledge about the optical circuit can easily design the optoelectronic circuit. Further, the use of the optical connection book as a design asset makes it easy to reuse the design asset.
また、従来の設計手法、すなわち初期システム設計において電子回路と光回路の分離を行う図16の手法に比べて、本実施例の設計手法及び設計装置では、ネットリスト10を生成後(すなわち論理設計後)に、光電融合回路の設計が行われる。本実施例では、光接続と電気配線の割り当てが回路接続リスト(ネットリスト10)生成のステップ以降で行われる。この様な設計手法を用いることで、以下の様な効果がある。 Compared to the conventional design method, that is, the method of FIG. 16 in which the electronic circuit and the optical circuit are separated in the initial system design, the design method and the design apparatus of the present embodiment generate the netlist 10 (that is, logical design). Later, the optoelectronic circuit is designed. In this embodiment, the optical connection and the electrical wiring are assigned after the step of generating the circuit connection list (net list 10). By using such a design method, there are the following effects.
まず、検証工程において設計結果に不具合が見られた際に、従来の手法では最上流のシステム設計まで遡って設計変更を行う必要が生じる(実際には必要ない場合でも、システム設計まで遡っての再設計の可能性を考える必要がある)。一方で、本実施例の手法ではネットリスト生成以降の工程でのみ再設計を行えばよい。これにより、再設計の負荷が小さくなるため、開発時間の短縮に繋がる。 First, when a failure is found in the design result in the verification process, it is necessary to make design changes retroactively to the most upstream system design in the conventional method. Need to consider the possibility of redesign). On the other hand, in the method of the present embodiment, it is sufficient to perform redesign only in the steps after the netlist generation. This reduces the redesign load and leads to a reduction in development time.
また、ネットリスト10の生成までは、光回路に関する設計制約に依存しないので、知的資産であるネットリストを再利用しやすい。電子回路のみでシステムを実現しようとして作成したネットリストをそのまま用いることもできる。さらに、光モジュールをはじめとするハードウエアの仕様変更に際し、論理設計に大きな変更を施す必要がない。例えば、光モジュールのスペックアップがなされた場合に、論理設計に大きな変更を加えることなく、光電融合回路としての最適化、性能向上が図れる。 Further, since the generation of the netlist 10 does not depend on the design constraints related to the optical circuit, it is easy to reuse the netlist that is an intellectual asset. A netlist created to implement a system with only electronic circuits can be used as it is. Furthermore, it is not necessary to make major changes to the logical design when changing the hardware specifications including the optical module. For example, when the specifications of an optical module are improved, optimization and performance improvement as a photoelectric fusion circuit can be achieved without greatly changing the logic design.
「実施例2」
次に、実施例2を説明する。実施例2については、実施例1とは異なる部分のみを記載する。図8に、実施例2の光電融合回路の設計フローの概略を示す。図に示すように、本実施例では、実施例1とは異なり、比較的早い段階で光接続ブック選択工程を実行し、選択された複数の光接続ブックに対して光電融合回路の設計11を行う(実施例1では複数の光接続ブックに対して光回路の設計17を行った)。したがって、それぞれの光接続ブックを前提の電子回路の設計、光回路の設計が成される。すなわち、光接続ブックの数だけ、複数の電子回路及び光回路の設計結果が出力され、その中から好ましい結果を選ぶことになる。
"Example 2"
Next, Example 2 will be described. For Example 2, only the parts different from Example 1 are described. FIG. 8 shows an outline of the design flow of the photoelectric fusion circuit of the second embodiment. As shown in the figure, in this embodiment, unlike the first embodiment, the optical connection book selection process is executed at a relatively early stage, and the design of the photoelectric fusion circuit 11 is performed for the selected plurality of optical connection books. (In Example 1, optical circuit design 17 was performed for a plurality of optical connection books). Therefore, the electronic circuit design and the optical circuit design based on the respective optical connection books are made. That is, the design results of a plurality of electronic circuits and optical circuits are output as many as the number of optical connection books, and a preferable result is selected from them.
本実施例では、予め10種類の光接続ブックを用意した。それぞれの光接続ブックの光ポートの数は10〜20個であり、その種類、配置も様々である。電気ネットと光ネットの生成のステップ 12においては、それぞれの光接続ブックを踏まえて、ネットリスト10から電気ネット 13と光ネット 14を生成する。光接続ブックでは、光モジュールに搭載される光ポートの数が予め決まっているので、これにより光ネットで扱えるネットの数は制限される。これを踏まえて、ネットリスト10の中から、光ネットに割り当てるものを選択する。この際、光モジュールの性能を最大限に生かした設計を施すことが好ましい。 In this embodiment, 10 types of optical connection books were prepared in advance. The number of optical ports of each optical connection book is 10 to 20, and the types and arrangements are various. In step 12 of generating the electric net and the optical net, the electric net 13 and the optical net 14 are generated from the net list 10 based on the respective optical connection books. In the optical connection book, since the number of optical ports mounted on the optical module is determined in advance, this limits the number of nets that can be handled by the optical net. Based on this, one to be assigned to the optical net is selected from the net list 10. At this time, it is preferable to apply a design that maximizes the performance of the optical module.
また、本ステップにおいて、複数のネットリストを一つの光接続(光ネット)に担わせることが可能である。例えば、複数のパラレル接続を1対1のシリアル光接続に担わせることができる。この際、光接続は高速な信号伝送が可能なため、時分割で複数の配線相当の情報を伝送することができる。他にも、光モジュールに光自由回路を適用した場合には、複数のファンアウト信号をブロードキャスト光接続に担わせることなどが考えられる。ここで、光自由回路とは、上述した様に、任意の光ポート間の組み合わせに渡って相互に光接続が可能な回路である。 In this step, a plurality of netlists can be assigned to one optical connection (optical net). For example, a plurality of parallel connections can be assigned to a one-to-one serial optical connection. At this time, since the optical connection is capable of high-speed signal transmission, information corresponding to a plurality of wirings can be transmitted in a time division manner. In addition, when an optical free circuit is applied to the optical module, a plurality of fan-out signals may be assigned to the broadcast optical connection. Here, the optical free circuit is a circuit that can be optically connected to each other over any combination of optical ports as described above.
この様に複数のネットリストをそれよりも少ない数の光ネットに担わせることができるので、光ネットで扱えるネットの数は一意に決まらない。すなわち、光モジュールの構成や光ネットへの割り当て方に依存して、電気ネットの数が変わりうる。特に、光自由回路を適用した系においては、光接続の多様性が高く、多様な光ネットへの割り当てが考えられる。例えば、予め光ポートの数が決められた場合を考えると、1:1の光接続のみで扱えるネットの数は光ポートの数の半数に限定されるが、光自由回路においてはこれよりも多くのネットを光ネットとして扱うことが可能である。 Since a plurality of netlists can be assigned to a smaller number of optical nets in this way, the number of nets that can be handled by the optical net is not uniquely determined. In other words, the number of electrical nets can vary depending on the configuration of the optical module and the way of allocation to the optical net. In particular, in a system to which an optical free circuit is applied, the diversity of optical connections is high, and allocation to various optical networks can be considered. For example, considering the case where the number of optical ports is determined in advance, the number of nets that can be handled with only 1: 1 optical connection is limited to half of the number of optical ports, but more in optical free circuits. Can be treated as an optical net.
本ステップにおいては、光自由回路の特徴を生かすために、電気ネットの数がなるべく少なくなるように実施することが好ましい。実際の設計では、光ネットと電気ネットの組を複数生成し、それぞれに対して電気ネットの数を算出し、これが最小になるものを選択する手法が挙げられる。より具体的には、ネットリストの中の高Fan-out、高Fan-inの部分やパラレル接続の部分が優先的に光ネットに割り当てることが挙げられる。高Fan-outの電気接続は、ドライバーの負荷が大きくなることや、電気信号波形の乱れが大きくなる。この様な接続を光接続に担わせることは、電気ネットの数を減らすことに加えて、電気配線のEMIの観点からも好ましい選択といえる。 In this step, it is preferable that the number of electric nets be reduced as much as possible in order to take advantage of the characteristics of the optical free circuit. In an actual design, there is a method of generating a plurality of pairs of optical nets and electric nets, calculating the number of electric nets for each, and selecting the one that minimizes this. More specifically, high-Fan-out, high-Fan-in parts and parallel connection parts in the net list are preferentially assigned to the optical net. High fan-out electrical connections increase the driver load and disrupt the electrical signal waveform. Making such a connection as an optical connection is a preferable choice from the viewpoint of EMI of electric wiring in addition to reducing the number of electric nets.
他にも、高速なデータ伝送が可能であるという光接続の特徴を生かすために、パラレル配線を積極的に光ネットに割り当て、シリアル光接続として扱うことも、好ましい例である。さらには、高速な信号を伝送するネットが予め分かっている場合には、これを光ネットに割り当てることもできる。特に、高速なパラレル電気配線は、クロストークが生じやすいことから、これを光接続で実現することは、EMIの観点からも好ましい選択といえる。 In addition, in order to take advantage of the characteristic of optical connection that high-speed data transmission is possible, it is also a preferable example that the parallel wiring is positively assigned to the optical net and handled as a serial optical connection. Furthermore, when a net for transmitting a high-speed signal is known in advance, it can be assigned to an optical net. In particular, since high-speed parallel electrical wiring tends to cause crosstalk, it can be said that realizing this by optical connection is a preferable choice from the viewpoint of EMI.
これらを踏まえ、パラレル接続がFan-outする部分を光ネットに割り当てることは最も光自由回路の特徴を生かすことができる例の一つである。ここでは、好ましい例として、電気ネットの数がなるべく少なくなる様に電気ネット及び光ネットの生成を行う手法について詳述したが、他の任意の指針に基づいて本ステップを行ってもよい。例えば、総電気配線長が短くなるように行うことや、消費電力が小さくなるように行うことや、回路面積が小さくなるように行うことなどが挙げられる。最終的に目指す機能仕様を踏まえて、任意に選択できる。 Based on these considerations, allocating the part where the parallel connection is fan-out to the optical network is one example that can make the most of the characteristics of the optical free circuit. Here, as a preferred example, the method of generating the electric net and the optical net so as to reduce the number of electric nets as much as possible has been described in detail, but this step may be performed based on other arbitrary guidelines. For example, the total electrical wiring length may be shortened, the power consumption may be decreased, or the circuit area may be decreased. It can be arbitrarily selected based on the functional specifications that are ultimately aimed at.
本実施例において、図8(b)の電子回路レイアウト設計18は実施例1に準じている。ただし、電子回路レイアウト設計の結果から総電気配線長などを算出する。また、光接続設計においては、それぞれの光接続ブックに対して、光接続に光ネットを割り当てた。ここでは、光接続の接続マージンが大きくなるように、割り当てている。 In the present embodiment, the electronic circuit layout design 18 of FIG. 8B is in accordance with the first embodiment. However, the total electrical wiring length and the like are calculated from the result of the electronic circuit layout design. In the optical connection design, an optical net is assigned to the optical connection for each optical connection book. Here, the allocation is performed so that the connection margin of the optical connection is increased.
引き続き、複数の光接続ブックに対する設計結果の中から好ましい結果を選択する。特に、本実施例では、複数の光シートレイアウトを適用した系の設計結果の中から、総電気配線長が短いものを選択した。総電気配線長が短いことは、光モジュール、特に光自由回路が有効に機能していること示すものである。ここでは、好ましい光電融合レイアウトの例として、総電気配線長が短くなるように光ポートを優先的に配置するする手法を用いたが、他の任意の指針に基づいて本ステップを行ってもよい。 Subsequently, a preferable result is selected from design results for a plurality of optical connection books. In particular, in the present example, the short total electrical wiring length was selected from the design results of the system to which a plurality of light sheet layouts were applied. The short total electrical wiring length indicates that the optical module, particularly the optical free circuit, is functioning effectively. Here, as an example of a preferable photoelectric fusion layout, a method of preferentially arranging optical ports so as to shorten the total electrical wiring length is used. However, this step may be performed based on other arbitrary guidelines. .
本実施例において、上述のように、電気ネットの数がなるべく少なくなるように電気ネット及び光ネットの生成を行うことは、以下の様な効果に繋がる。まず、電子回路においてボトルネックとなりやすい配線(ネット)や、他の電気配線に大きな制約を与える配線を、優先的に光ネットに割り当てることができる。これにより、後段の電子回路レイアウト設計18の負荷を軽くすることができる。さらには、それぞれの光モジュール(光接続ブック)の構成を十分に生かした設計を出力することができる。これらにより、最終的な光電融合回路の設計及びハードの最終形態を良好なものにすることができる。 In the present embodiment, as described above, generating the electric net and the optical net so that the number of electric nets is as small as possible leads to the following effects. First, wiring (net) that tends to become a bottleneck in an electronic circuit and wiring that greatly restricts other electrical wiring can be preferentially assigned to an optical net. As a result, the load on the subsequent electronic circuit layout design 18 can be reduced. Furthermore, it is possible to output a design that fully utilizes the configuration of each optical module (optical connection book). By these, the design of the final optoelectronic circuit and the final form of the hardware can be improved.
本実施例においては、総電気配線長が短くなるように光接続ブックの選択を行った。これにより、光回路と電子回路のそれぞれ最適設計にとどまらず、光電融合回路の全体として最適化が図られた。さらには、光電融合回路のトータルとして良好な性能の光電融合回路を信頼性高く設計することができる。この様にして設計された本実施例の光電融合回路は、ハードウエアの制約を最大限に生かした設計がなされており、コストパフォーマンスが高い。 In this embodiment, the optical connection book is selected so that the total electrical wiring length is shortened. As a result, not only the optimal design of the optical circuit and the electronic circuit, respectively, but also the optoelectronic integrated circuit was optimized as a whole. Furthermore, a photoelectric fusion circuit having good performance as a total of the photoelectric fusion circuit can be designed with high reliability. The optoelectronic circuit of this embodiment designed in this way is designed to take full advantage of hardware constraints and has high cost performance.
本実施例の設計方法は、光自由回路の様な接続自由度の高い光回路と電子回路を有した光電融合回路を設計する際に、特に有効な手法である。 The design method of the present embodiment is a particularly effective method when designing a photoelectric fusion circuit having an optical circuit and an electronic circuit having a high degree of freedom of connection such as an optical free circuit.
「実施例3」
実施例3を説明する。実施例3においては、ハードウエアとして、再構成が可能な(リコンフィギュアラブル:Reconfigurable)光電融合回路を用い、この回路の自動設計に、上述した実施例の光電融合回路の設計方法を適用した。
"Example 3"
A third embodiment will be described. In the third embodiment, a reconfigurable photoelectric fusion circuit is used as hardware, and the photoelectric fusion circuit design method of the above-described embodiment is applied to the automatic design of this circuit.
まず、本実施例において設計対象となるハードウエアすなわち、再構成可能な光電融合回路について図6を用いて説明しておく。再構成が可能な光電融合回路としては、図6に示すように、再構成可能な電子回路(FPGA)107と光自由回路を融合した回路を用いた。光自由回路には、シート状の光伝送媒体101を適用してある。本実施例は、電子デバイス107がすべてFPGAであること、光接続に光自由回路を適用していること、図9に示す設計方法を用いることが特徴的である。
First, hardware to be designed in this embodiment, that is, a reconfigurable optoelectronic circuit will be described with reference to FIG. As a photoelectric reconfigurable circuit that can be reconfigured, a circuit that combines a reconfigurable electronic circuit (FPGA) 107 and an optical free circuit as shown in FIG. 6 was used. A sheet-like
再構成可能な電子デバイスとしては、40万ゲートのFPGAが9個([1,1]〜[3,3])搭載され、それらが電気配線と光自由回路101で相互接続されてなる。基板のサイズは3.5cm□である。また、図6(b)に記すように、FPGA107と電気配線層105を有した電子モジュールと、2次元導波路101と光ポート102を有した光モジュールが層構成をなして積層され、コンパクトに実装されている。また、電気配線層105により、近接するFPGA間は32本の電気配線で接続されている。光自由回路の構成は、後述の設計方法の中で、光接続ブックの中から選択される。
As a reconfigurable electronic device, nine FPGAs ([1,1] to [3,3]) having 400,000 gates are mounted and interconnected by an electric wiring and an optical
光接続において、或るFPGA107から出力された電気信号は、光ポート102において光信号に変換され、光信号は光伝送媒体である2次元光導波路101を伝播後、別の光ポート102において電気信号に変換され、別のFPGA107に入力される。この様にしてFPGA間は、電気配線と光自由回路の両方で接続されている。どちらを用いて信号伝達を行うかは、FPGA内部において接続端子を切り替えることで、選択できる。
In the optical connection, an electrical signal output from one
この様な本実施例の再構成可能な光電融合回路は、半導体チップ (FPGA)の内部構成を変更することに加えて、半導体チップ間の光接続を自由に変更することで回路全体の構成を変更することが可能である。すなわち、光自由回路を介したFPGA間の接続を再構成することができる。 Such a reconfigurable optoelectronic circuit of the present embodiment has a configuration of the entire circuit by freely changing the optical connection between the semiconductor chips in addition to changing the internal configuration of the semiconductor chip (FPGA). It is possible to change. That is, the connection between the FPGAs via the optical free circuit can be reconfigured.
以下に本実施例の光電融合回路の設計方法について説明する。
ネットリストの形成までは実施例1に準じている。要求仕様20に基づき概略的なシステム設計21を行った後、論理設計22、回路設計を経て、回路接続リスト(ネットリスト)10を生成し、これを基に、本実施例に特徴的な光電融合レイアウト設計を行う。
A method for designing the photoelectric fusion circuit of this embodiment will be described below.
The processes up to the formation of the net list are the same as in the first embodiment. After performing a schematic system design 21 based on the required specification 20, a circuit connection list (net list) 10 is generated through a logic design 22 and a circuit design, and based on this, a photoelectric characteristic characteristic of this embodiment is created. Perform integrated layout design.
本実施例のシステム設計においては、必ずしも電子回路と光接続の割り当てを行う必要がない。もちろん暫定的な初期設計として割り当てを行ってもよいが、後の光電融合レイアウト設計において、変更されることを前提としている。 In the system design of this embodiment, it is not always necessary to assign an electronic circuit and an optical connection. Of course, assignment may be performed as a provisional initial design, but it is assumed that it will be changed in a later photoelectric fusion layout design.
図9を用いて、上述の光電融合レイアウトの工程について説明する。
この工程においては、
・ネットリスト10を基に電子回路のレイアウト(配置配線)設計を行うステップ、
・分岐を有した設計評価のステップ、
・ネットの一部を光接続に割り当てるステップ、
・光回路の設計を行うステップ、
を有する。
The above-described photoelectric fusion layout process will be described with reference to FIG.
In this process,
・ Steps to design electronic circuit layout (placement and routing) based on netlist 10.
・ Steps of design evaluation with branches,
Assigning part of the net to the optical connection,
・ Steps to design the optical circuit,
Have
以下、フローに沿って、それぞれのステップの内容についても説明する。
まず、1回目の電子回路のレイアウト設計として、部品の配置、電気配線、電子回路解析を行う。電子回路レイアウト設計は、実施例1の電子回路レイアウト設計18に準じている。ただし、ここでの1回目の設計は、要求仕様(回路速度、回路面積、消費電力など)を満たすものであることが望ましいが、必ずしも満たさなくてよい。以下のフローで改善が期待できるからである。その意味で、従来のレイアウト設計よりも負荷の軽い設計を施せば十分である。特に、電子回路レイアウトの設計時間を予め設定しておくことが、設計時間の短縮に効果的である。この場合、その設計時間において得られた解の中で最適なものを結果として、次のステップに進む。
Hereinafter, the contents of each step will be described along the flow.
First, component layout, electrical wiring, and electronic circuit analysis are performed as the first electronic circuit layout design. The electronic circuit layout design conforms to the electronic circuit layout design 18 of the first embodiment. However, although it is desirable that the first design here satisfies the required specifications (circuit speed, circuit area, power consumption, etc.), it does not necessarily have to be satisfied. This is because improvement can be expected in the following flow. In that sense, it is sufficient to design with a lighter load than the conventional layout design. In particular, setting the design time of the electronic circuit layout in advance is effective in reducing the design time. In this case, the optimum solution among the solutions obtained in the design time is used as a result, and the process proceeds to the next step.
次に、1回目の設計評価を行う。設計評価においては、1回目の電子回路のレイアウト設計の結果が、要求仕様(回路速度、回路面積、消費電力など)にどの程度適合するか、どこに問題があるか、などの評価を行う。これ基づいて判断を行い、
判断A:光接続のフローへと進み、設計の改善を目指す、
判断B:レイアウト情報を出力し、設計を終了する(次の工程に進む)、
のいずれかに進む。
Next, the first design evaluation is performed. In the design evaluation, evaluation is made such as how much the result of the first electronic circuit layout design meets the required specifications (circuit speed, circuit area, power consumption, etc.) and where there is a problem. Make a decision based on this,
Judgment A: Proceed to the flow of optical connection, aiming to improve the design,
Judgment B: Output layout information and finish the design (proceed to the next step),
Proceed to either.
判断基準は、設計者が任意に設定できる。例えば、回路速度、消費電力、ゲート数、回路面積、電子回路の総配線長、などが挙げられる。これらに優先順位をつけて設定することや、重みを付けて目標関数を設定し、これを算出することで評価の良し悪しを判断することが挙げられる。例えば、もっとも単純には、仕様を満たさない(no)場合には判断A、仕様を満たした(yes)場合には判断Bとすることが挙げられる。 Judgment criteria can be arbitrarily set by the designer. For example, circuit speed, power consumption, number of gates, circuit area, total wiring length of electronic circuit, and the like can be mentioned. These can be set with priorities, or weights can be set to set a target function, and this can be calculated to determine whether the evaluation is good or bad. For example, in the simplest case, it may be judged A when the specification is not satisfied (no), and judged B when the specification is satisfied (yes).
判断Aの場合は、光接続割り当てのステップに移行する。移行する前にレイアウト結果、遅延計算などの解析結果は保存しておく。 In the case of determination A, the process proceeds to an optical connection assignment step. Save analysis results such as layout results and delay calculations before migrating.
ここでは、ネットリストの一部を光接続に割り当てる。これにより、光ネットを生成する(すでにある場合には更新する)。また、ネットリストから光ネットに割り当てた部分を除いたものを、電気ネットとして生成する。この割り当てにおいては、複数の電気配線を光接続に担わせることが可能である。例えば、複数のパラレル配線を1対1のシリアル光接続に担わせたり、複数のファンアウト信号をブロードキャスト光接続に担わせることなどが考えられる。 Here, a part of the netlist is assigned to the optical connection. As a result, an optical net is generated (updated if it already exists). In addition, a net list excluding a portion assigned to the optical net is generated as an electric net. In this assignment, a plurality of electrical wirings can be assigned to the optical connection. For example, it is conceivable that a plurality of parallel wires are assigned to a one-to-one serial optical connection, or a plurality of fan-out signals are assigned to a broadcast optical connection.
この際、どのネットを光接続に割り当てるかは、ランダムに割り当てることや、割り当て指針に基づいて割り当てることができる。前者は、高速な割り当てが可能であり、後者は、性能向上に対して確度の高い割り当てが可能である。 At this time, which net is assigned to the optical connection can be randomly assigned or assigned based on an assignment guideline. The former can be assigned at high speed, and the latter can be assigned with high accuracy for performance improvement.
指針に基づいた割り当てを行う場合は、先のレイアウト結果や、回路解析結果(電気配線の遅延結果など)や、光モジュールの制約条件などを踏まえて選択する。割り当ての指針としては、高速な信号を伝送するネットを割り当てる、長距離の接続が必要なネットを割り当てる、ビアを多く経由するネットを割り当てる、直線距離に比べて配線道のり大きいネットを割り当てる、高Fan-outのネットを割り当てる、高Fan-inのネットを割り当てる、パラレル配線を割り当てる、などが挙げられる。 When performing allocation based on the guideline, the selection is made based on the layout results, circuit analysis results (such as electrical wiring delay results), optical module constraints, and the like. As a guideline for assignment, assign a net that transmits high-speed signals, assign a net that requires long-distance connection, assign a net that goes through many vias, assign a net that has a larger wiring path than the straight line distance, and high fan Allocate -out nets, high fan-in nets, parallel wiring, etc.
次に、光ネットに対して、光回路設計、解析を行う。光回路設計においては、図2に記す設計を施す。本実施例においては、記憶装置(光接続ライブラリ)内に光接続ブックが数百種類保存されている。光接続ブックとして、光伝送媒体の構成、光ポートの構成、光ポートの位置、光ポートの種類など、様々な構成が用意されている。本実施例では、この光接続ライブラリ中から、光接続ブックの選択(変更)、光接続設計の手順を繰り返すことで、好ましい光接続ブックを選択し、光回路の設計結果24を得る。 Next, optical circuit design and analysis are performed for the optical network. In the optical circuit design, the design shown in FIG. 2 is applied. In this embodiment, hundreds of types of optical connection books are stored in a storage device (optical connection library). As the optical connection book, various configurations such as an optical transmission medium configuration, an optical port configuration, an optical port position, and an optical port type are prepared. In this embodiment, by selecting (changing) the optical connection book and repeating the optical connection design procedure from the optical connection library, a preferred optical connection book is selected, and the optical circuit design result 24 is obtained.
ここで、光接続ブックの選択は、ランダムに行うことや、光ネットのネット数に鑑みて、相応しい光ポートの数を有した光接続ブックを選択することが挙げられる。光接続設計では、光ネットのそれぞれを光接続ブックの光接続に割り当てる。 Here, the selection of the optical connection book may be performed at random, or the optical connection book having the appropriate number of optical ports may be selected in view of the number of optical nets. In the optical connection design, each optical network is assigned to an optical connection in the optical connection book.
光接続解析では、繰り返しを続けるか、電子回路レイアウトに進むか、を判断する。例えば、光接続仕様を満たしている場合は、結果を保存し、電子回路レイアウト設計に進み、仕様を満たしていない場合には光接続ブックの変更に戻る。 In the optical connection analysis, it is determined whether to continue the repetition or to proceed to the electronic circuit layout. For example, if the optical connection specification is satisfied, the result is stored and the process proceeds to the electronic circuit layout design. If the specification is not satisfied, the process returns to the change of the optical connection book.
光接続ブックの変更に戻った場合には、新たな光接続ブックを用いて光接続設計を行う。光接続ブックの変更においては、基本的には、新たに別の光接続ブックを適用する。ただし、新たに光ポートを追加すること、光ポートの種類を変更すること、光ポートの位置を変更すること、などを行っても良い。この様にして繰り返し複数の光接続ブックに対しての設計がなされる。設計結果は、それより好ましい結果が得られた際には、更新され、それ以外の際には保持される。この様に、順次、光接続ブックを更新しながら、光接続の設計を良好なものに改善することができる。また、繰り返し変更を行っても、改善が成されない場合は、電子回路レイアウトの設計に戻ることができる。 When returning to the change of the optical connection book, the optical connection design is performed using the new optical connection book. In changing the optical connection book, basically, another optical connection book is newly applied. However, a new optical port may be added, the type of the optical port may be changed, the position of the optical port may be changed, and the like. In this way, a plurality of optical connection books are repeatedly designed. The design result is updated when a more preferable result is obtained, and retained at other times. In this way, it is possible to improve the design of the optical connection to a good one while sequentially updating the optical connection book. Moreover, even if it changes repeatedly, when improvement is not made, it can return to the design of an electronic circuit layout.
光接続の設計後、電気ネットに基づき、2回目の電子回路レイアウトの設計を行う。設計手法は、1回目と同様な手法で行うことができる。ただし、この際には、前回と比べて、ネットの一部が光接続に割り当てられているため、前回の電気ネット(初期ネットリスト)に比べて、その部分の電気ネットが減少している。一方で、光ポートという部品の増加、光ポートまでの配線や電子回路の追加がなされている。電気ネットの内容が変わっているので、1回目と2回目の電子回路レイアウト設計に対しては、最適解は異なる。 After designing the optical connection, a second electronic circuit layout is designed based on the electric net. The design method can be performed by the same method as the first time. However, in this case, since a part of the net is assigned to the optical connection as compared with the previous time, the electric net of the part is reduced as compared with the previous electric net (initial net list). On the other hand, the number of parts called optical ports has been increased, and wiring and electronic circuits to the optical ports have been added. Since the contents of the electric net have changed, the optimal solution is different for the first and second electronic circuit layout designs.
2回目の設計は、1回目の設計とは別に新たに設計を行ってもよいし、1回目の設計結果をベースとしてこれの改善を図ってもよい。後者については、例えば、光ポートに接続された部品に対して、優先的に配置の入れ替えを試みることが考えられる。また、タイミング解析においては、電気ネットの遅延結果と、光ネット(追加される部分も含めて)の両方を考慮した解析を行うことが好ましい。 The second design may be newly designed separately from the first design, or may be improved based on the first design result. As for the latter, for example, it is conceivable to preferentially replace the arrangement of components connected to the optical port. Further, in the timing analysis, it is preferable to perform analysis in consideration of both the delay result of the electric net and the optical net (including the added portion).
引き続き、2回目の電子回路レイアウト設計を終え、2回目の設計評価を行う。このステップは先に記した1回目の設計評価と同様な手法で実施することができる。すなわち、設計評価の基準を基に、判断Aもしくは判断Bの選択がなされる。判断基準としては、1回目と同様に、回路速度、消費電力、ゲート数、回路面積、電子回路の総配線長、などが挙げられる。他にも、光接続に関して、光ポートの有効利用度などを基準として用いることができる。 Subsequently, the second electronic circuit layout design is completed, and the second design evaluation is performed. This step can be performed in the same manner as the first design evaluation described above. That is, judgment A or judgment B is selected based on the design evaluation criteria. As the determination criteria, circuit speed, power consumption, number of gates, circuit area, total wiring length of electronic circuit, and the like can be cited as in the first time. In addition, regarding the optical connection, the effective utilization of the optical port can be used as a reference.
また、2回目以降の評価においては、前回や過去の結果と比べて改善しているか、悪化しているかによって判断を行うこともできる。また、この設計評価ステップを行った回数を、判断の基準の一つにすることができる。 In the second and subsequent evaluations, it is possible to make a judgment based on whether the result is improved or worsened compared to the previous and past results. In addition, the number of times this design evaluation step is performed can be one of the criteria for judgment.
例えば、2回目以降においては、以下のように前回の結果との比較を組み合わせて、判断基準を加える(図9(b)参照)。
・前回と比べ結果が改善しており、仕様を満たす場合は判断Aとする。
・前回と比べ結果が改善しており、仕様を満たさない場合も判断Aとする。
・前回と比べ結果が悪化しているが、仕様を満たさない場合は、判断Aとする。
・前回と比べ結果が悪化しており、仕様を満たす場合は、判断Bとして、前回の結果を採用して設計を終了する。
For example, in the second and subsequent times, the determination criteria are added by combining the comparison with the previous result as follows (see FIG. 9B).
・ If the result is improved compared to the previous time and meets the specifications, it will be judged as A.
・ If the result is improved compared to the previous time and does not meet the specifications, it is also judged as A.
・ If the result is worse than the previous time but does not meet the specifications, it is judged as A.
-When the result is worse than the previous time and the specification is satisfied, as the decision B, the previous result is adopted and the design is finished.
2回目以降の光ネットの割り当てにおいては、すでに存在する光ネットに加えて、さらに別の電気ネットの一部を光ネットに追加することができる。他にも、すでに存在する光ネットは削除し、新たに別の電気ネットを光ネットに移行させることができる。ただし、初期のネットリストは必ず、電気ネットもしくは光ネットのどちらかに存在する様になっている。 In the second and subsequent optical net allocation, in addition to the existing optical net, a part of another electric net can be added to the optical net. In addition, an existing optical net can be deleted, and another electric net can be newly transferred to the optical net. However, the initial netlist is always present on either the electrical or optical net.
2回目以降の、光回路の設計は、1回目と同様にして行うことができる。光接続ブックの選択において、前回の結果と同じ光接続ブックを最初に用いることが好ましい。 The design of the optical circuit after the second time can be performed in the same manner as the first time. In selecting the optical connection book, it is preferable to use the same optical connection book as the previous result first.
この様なフローを繰り替えし行うことで、徐々に設計を良質なものへと改良することができる。すなわち、ネットの一部を光接続に割り当てた後に、電子回路のレイアウトを行い、評価するというフローを何度も行い、より最適な設計を実現できる。 By repeating such a flow, the design can be gradually improved to a good quality. That is, after allocating a part of the net to the optical connection, the electronic circuit is laid out and evaluated many times, and a more optimal design can be realized.
この様な手法には、以下の様なメリットがある。
従来の電気のみの設計においては、仕様を満たすまで何度も配置配線の再設計を行うために、配置配線において、いたずらに時間を必要とすることが多かった。また、仕様変更などに対しての冗長性、柔軟性に乏しかった。しかし、本実施例においては新たな光接続へのフローの選択肢を有することで、設計の効率を上げることができると共に、仕様変更などに対しての冗長性が著しく向上する。さらには、光接続ブックを用いた光接続設計により、設計の速度が速い。
Such a method has the following merits.
In the conventional electricity-only design, the layout and wiring are redesigned many times until the specification is satisfied, and thus the layout and wiring often requires a lot of time. In addition, there was little redundancy and flexibility for changing specifications. However, in the present embodiment, by having a flow option for a new optical connection, the efficiency of design can be increased and the redundancy with respect to a specification change or the like is remarkably improved. Furthermore, the design speed is fast due to the optical connection design using the optical connection book.
また、本実施例の設計方法では、光回路と電子回路それぞれの最適設計に加え、光電融合回路の全体として、デバイスの配置や電気配線、さらには光接続の構成の最適化設計を、比較的短時間で提供する設計方法となる。この様にして設計された本実施例の光電融合回路は、ハードウエアの性能を最大限に生かした設計がなされており、コストパフォーマンスが高い。特に、光自由回路を有した光電融合回路においては、光接続の自由度が著しく高いという利点を有する一方で、自由度が高いゆえに選択肢が多くなり最適設計が難しくなる。しかし、上述の様な設計方法を用いることで、効率的で十分に良好な設計を行うことができた。 In addition, in the design method of this embodiment, in addition to the optimal design of each of the optical circuit and the electronic circuit, the optimization design of the device arrangement, the electrical wiring, and the optical connection configuration as a whole of the photoelectric fusion circuit is comparatively performed. The design method is provided in a short time. The optoelectronic circuit of this embodiment designed in this way is designed to make the best use of the performance of the hardware and has high cost performance. In particular, an optoelectronic circuit having an optical free circuit has the advantage that the degree of freedom of optical connection is remarkably high. On the other hand, since the degree of freedom is high, there are many options and it is difficult to perform optimal design. However, an efficient and sufficiently good design could be performed by using the design method as described above.
他にも、電子回路の設計と光接続の設計を、交互に、時系列的に行うために、工程が直線的に進められて、設計フローの安定性に優れる。さらに、電子回路レイアウトの設計の部分は、一般的な電子回路設計ツールを用いることができ、これにより、上記設計手法は一般的な電子回路設計ツールとの適合性に優れる。また、本実施例の設計は信頼性が高いこと、再現性が高いこと、設計資産の再利用を行い易いことなどの特徴がある。 In addition, since the design of the electronic circuit and the design of the optical connection are alternately and time-sequentially performed, the process is linearly performed and the stability of the design flow is excellent. Furthermore, a general electronic circuit design tool can be used for the design portion of the electronic circuit layout, and thus the above design method is excellent in compatibility with a general electronic circuit design tool. In addition, the design of this embodiment has features such as high reliability, high reproducibility, and easy reuse of design assets.
FPGAをはじめとする再構成可能な電子回路においては、規模の増大と高集積化に伴い、特に、電気配線遅延の影響が大きくなり、設計最適化に要する時間、コストが大きくなる傾向がある。一方で、リアルタイムな再構成を必要とするシステムにおいては、より短時間での回路設計が望まれている。また、大規模化に向けて複数のFPGAを電気的に接続する手法が行われているが、チップ間の電気配線は固定であり、柔軟性に欠けるため、複数のチップに渡って再構成回路として機能させるには制限が大きかった。 In reconfigurable electronic circuits such as FPGAs, with the increase in scale and high integration, in particular, the influence of electrical wiring delay increases, and the time and cost required for design optimization tend to increase. On the other hand, in a system that requires real-time reconfiguration, circuit design in a shorter time is desired. In addition, there is a method to electrically connect multiple FPGAs to increase the scale, but the electrical wiring between chips is fixed and lacks flexibility, so a reconfigurable circuit spans multiple chips. As a result, the limit was large.
本実施例で用いる再構成可能な光電融合回路は、FPGA間を光自由回路で相互接続することで、これを解決している。光自由回路は、本質的には完全結合が可能であり、さらに、マルチキャスト伝送が可能であることなど、その接続自由度は著しく高い。本実施例で用意した光接続ブックにおいては、発信光ポートからの光信号の放射角や伝播方向を変更することで送信先を選択して光ポート間接続を変更(再構成)できる。また、受信光ポートにおいてデータを選別することで、光回路の再構成を行うことができる。具体的には、発信光ポートが、情報をパケット信号としてアドレスなどを付与してブロードキャスト送信し、そのアドレスを受信光ポートで選別することで、所望の受信光ポートへ情報を伝送することができる。 The reconfigurable optoelectronic circuit used in this embodiment solves this problem by interconnecting FPGAs with an optical free circuit. The optical free circuit is essentially capable of complete coupling, and further has a high degree of freedom in connection, such as being capable of multicast transmission. In the optical connection book prepared in the present embodiment, the connection between optical ports can be changed (reconfigured) by selecting the transmission destination by changing the radiation angle and propagation direction of the optical signal from the transmission optical port. Further, the optical circuit can be reconfigured by selecting data at the reception optical port. Specifically, the transmission optical port can transmit information to a desired reception optical port by assigning an address or the like as a packet signal to broadcast transmission, and selecting the address by the reception optical port. .
この様に、FPGA間を光自由回路で接続することで複数のチップに跨る再構成を自由度高く行うことができる。こうした光電融合回路の構成により、大規模であることに加え、高速性、柔軟性を兼ね備えた再構成回路となっている。さらに、この様な光電融合回路は、光接続を用いることで、チップ内配線のRC信号遅延やEMIの問題を緩和することができるため、大規模で高速な再構成可能な回路を実現できる。 In this way, by connecting the FPGAs with an optical free circuit, reconfiguration across a plurality of chips can be performed with a high degree of freedom. With such a configuration of the optoelectronic circuit, in addition to being large-scale, it is a reconfigurable circuit having high speed and flexibility. Furthermore, such an optoelectronic circuit can alleviate the RC signal delay and EMI problems of the in-chip wiring by using an optical connection, thereby realizing a large-scale and high-speed reconfigurable circuit.
また、上述の再構成可能な光電融合回路は、光電融合回路の設計により出力される情報であるコンフィギュレーションデータを基に回路を変更することができる。再構成可能な光電融合回路は、外部よりコンフィギュレーションデータを読み込むことで、回路の再構成を行うことができる。コンフィギュレーションデータを書き換えることでFPGA内の電子回路の再構成がなされる。さらに、コンフィギュレーションデータを書き換えることで光ポートの選択など光自由回路を介したFPGA間の接続変更(再構成)がなされる。より具体的には、コンフィギュレーション情報を基に、各光ポートにおいて、放射角と放射方向などを変更することで、光接続の再構成される。 In addition, the above-described reconfigurable optoelectronic circuit can change the circuit based on configuration data that is information output by the design of the optoelectronic circuit. A reconfigurable optoelectronic circuit can reconfigure the circuit by reading configuration data from the outside. By rewriting the configuration data, the electronic circuit in the FPGA is reconfigured. Furthermore, by rewriting the configuration data, connection changes (reconfiguration) between the FPGAs via an optical free circuit such as selection of an optical port are made. More specifically, based on the configuration information, the optical connection is reconfigured by changing the emission angle and the emission direction at each optical port.
この様にして、コンフィギュレーション情報を基に、電子回路(FPGA内部、FPGA間電気接続)、光接続(光ポート間接続)の両方を再構成することができる。また、コンフィギュレーションデータによっては、光電融合回路全体に渡って再構成すること、限定された一部のみ部分的に再構成することができる。 In this way, both the electronic circuit (inside the FPGA and the electrical connection between the FPGAs) and the optical connection (the connection between the optical ports) can be reconfigured based on the configuration information. Also, depending on the configuration data, it can be reconfigured over the entire optoelectronic circuit, or only a limited portion can be partially reconfigured.
本実施例においては、再構成可能な電子回路としてFPGAを用いたが、特に拘るものではない。再構成可能な電子回路とは、ロジック機能を変更可能な論理要素と、それらの相互接続を変更可能な電気接続網からなる回路であれば拘らない。論理要素とは、実現したい論理関数に関する入出力の真理値表をRAM形式で持ち、入力の組み合わせに対して出力信号を出すLUT(ルックアップテーブル)が挙げられる。さらには、AND、NAND、OR、NOR、XOR、フリップフロップ、ラッチ、レジスタ、インバータ、乗算器など、さらには、これらの何等を組み合わせた回路を有しても良い。さらにはメモリを有してもよい。他にも、整数演算、浮動小数点演算、関数演算等の演算ユニット(プロセッサ)を有してもよい。 In this embodiment, an FPGA is used as a reconfigurable electronic circuit, but this is not particularly limited. The reconfigurable electronic circuit is not limited as long as it is a circuit including a logic element whose logic function can be changed and an electric connection network whose interconnection can be changed. The logic element includes an LUT (Look Up Table) that has an input / output truth table relating to a logic function to be realized in a RAM format and outputs an output signal for a combination of inputs. Further, AND, NAND, OR, NOR, XOR, flip-flops, latches, registers, inverters, multipliers, and the like may be included. Furthermore, a memory may be included. In addition, an arithmetic unit (processor) such as integer arithmetic, floating point arithmetic, and function arithmetic may be included.
上記電気接続網は、論理要素間の接続を設定できるものであり、例えば、配列して形成された論理要素間を接続するマトリックス状に配された電気配線とスイッチから構成することが挙げられる。スイッチは、論理要素と電気配線の接続部や、マトリックス配線の交差部などに配される。 The electrical connection network can set the connection between the logic elements. For example, the electrical connection network includes electrical wiring and switches arranged in a matrix that connects the logic elements arranged in an array. The switch is arranged at a connection portion between the logic element and the electric wiring, an intersection portion of the matrix wiring, or the like.
「実施例4」
実施例4は、リアルタイムで再構成可能な光電融合システム(光電融合再構成システム)の例である。本実施例の再構成可能な光電融合システムの例を、図12に示す。図12(a)に示すように、光電融合回路の設計を行う回路(装置)92、再構成可能な光電融合回路91、コンフィギュレーションメモリ93、I/O(光入出力手段)
94を有する。
Example 4
Example 4 is an example of a photoelectric fusion system (photoelectric fusion reconstruction system) that can be reconfigured in real time. An example of a reconfigurable photoelectric fusion system according to this embodiment is shown in FIG. As shown in FIG. 12A, a circuit (device) 92 for designing an optoelectronic circuit, a reconfigurable optoelectronic circuit 91, a configuration memory 93, and an I / O (light input / output means)
94.
光電融合回路の設計を行う回路92は、図10に示すように、入出力手段、記憶手段81、設計手段82、設計評価手段83、制御手段84を有する。記憶手段81は、光接続ブックのデータやネットリストや電気ネット、光ネット、各種設計用パラメータ、設計結果、設計途中結果、設計時間、要求仕様としての機能仕様や設計制約などを記憶するための部位である。また入出力手段は、上述のデータを外部から入力することを可能にすると共に、設計結果、評価結果などを外部に出力するための手段である。 As shown in FIG. 10, the circuit 92 for designing the optoelectronic circuit includes input / output means, storage means 81, design means 82, design evaluation means 83, and control means 84. The storage means 81 stores optical connection book data, netlists, electrical nets, optical nets, various design parameters, design results, intermediate design results, design time, functional specifications as required specifications, design constraints, etc. It is a part. The input / output means is a means for allowing the above-described data to be input from the outside and outputting design results, evaluation results, and the like to the outside.
設計手段82は、ネットリストから電気ネットと光ネットを生成する手段、光ポートの配置手段、電子回路レイアウト設計手段(配置手段、配線手段を含む)、光接続設計手段、検証手段を有する。さらには、これらの設計手段の全体の制御を行う制御手段84を有する。本実施例においては、これらの手段を1チップ化し、ハードウエアとして実装している。これにより、実施例1と同様な設計を高速に実施することが可能である。 The design means 82 includes means for generating an electric net and an optical net from the net list, optical port placement means, electronic circuit layout design means (including placement means and wiring means), optical connection design means, and verification means. Furthermore, it has the control means 84 which controls the whole of these design means. In this embodiment, these means are integrated into one chip and mounted as hardware. Thereby, it is possible to implement the same design as Example 1 at high speed.
本実施例の再構成可能な光電融合システムでは、I/O94からの入力データに基づき、光電融合回路の設計を行う回路92は、設計データを形成(もしくは変更)し、コンフィギュレーションメモリ93に設計データを保存する。再構成可能な光電融合回路91は、コンフィギュレーションメモリ93から逐次、設計データを読み込み、再構成(内部構成の変更)を行う。再構成可能な光電融合回路91からの出力はI/O94へ出力される。この様にして、I/O94からの入力データに基づいて、随時、光電融合回路91の内部構成を最適化することができる。
In the reconfigurable optoelectronic system of the present embodiment, the circuit 92 for designing the optoelectronic circuit based on the input data from the I /
本実施例において、光回路と電気回路が融合され、高い配線自由度を有した光電融合回路91のリソースを最大限に生かした設計、さらには再構成をリアルタイムで行うことができる。すなわち、リアルタイムで光電融合回路91の内部構成が自由に変更されうるダイナミックリコンフィギャラブルシステムとして機能しうる。 In this embodiment, the optical circuit and the electric circuit are fused, and the design and further reconfiguration can be performed in real time by making the best use of the resources of the photoelectric fusion circuit 91 having a high degree of wiring freedom. That is, it can function as a dynamic reconfigurable system in which the internal configuration of the photoelectric fusion circuit 91 can be freely changed in real time.
特に、光接続ブックを用いた光電融合回路設計を行っているために、高速な設計が可能である。これにより、また、本実施例の再構成システムは、動作環境の連続的な変化に対して、逐次ハードウエアの再構成が必要なシステムにおいて、再構成可能な光電融合回路91を短時間で最適設計さらには再構成を行うことができるため、ロボットなどの制御システムに好適に適用され得る。 In particular, since the photoelectric fusion circuit design using the optical connection book is performed, high-speed design is possible. As a result, the reconfiguration system of this embodiment optimizes the reconfigurable optoelectronic circuit 91 in a short time in a system that requires sequential hardware reconfiguration in response to continuous changes in the operating environment. Since design and reconfiguration can be performed, it can be suitably applied to a control system such as a robot.
以上に述べた本実施例において、それぞれの部位が相互接続された図12(a)に沿って説明したが、図12(b)のように各部位がバス95で接続された構成も可能である。また、メモリ93の機能は、再構成可能な光電融合回路91または光電融合回路の設計を行う回路92内で担われてもよい。 In the present embodiment described above, description has been given along FIG. 12A in which the respective parts are interconnected, but a configuration in which the respective parts are connected by the bus 95 as shown in FIG. 12B is also possible. is there. Further, the function of the memory 93 may be performed in the reconfigurable photoelectric fusion circuit 91 or the circuit 92 for designing the photoelectric fusion circuit.
「実施例5」
実施例5は、回路が固定された光電融合回路の設計に、再構成可能な光電融合回路を用い、その設計結果を基にカスタムの光電融合回路を設計する例である。すなわち、実施例1で用いた再構成可能な光電融合回路を用いて回路検証及び評価を行い、さらに、出力結果を基に、カスタム光電融合回路を作成するものである。
"Example 5"
The fifth embodiment is an example in which a reconfigurable photoelectric fusion circuit is used for designing a photoelectric fusion circuit having a fixed circuit, and a custom photoelectric fusion circuit is designed based on the design result. That is, circuit verification and evaluation are performed using the reconfigurable photoelectric fusion circuit used in the first embodiment, and a custom photoelectric fusion circuit is created based on the output result.
本実施例で用いた設計評価装置の構成を図16に記す。再構成可能な光電融合回路91と、光電融合回路の設計手段82と、設計手段82の設計結果を該再構成可能な光電融合回路91に実装し、動作させて、設計結果を評価する設計評価手段83を有する。すなわち、本実施例の設計評価装置は、実施例1で用いた光電融合回路設計装置(図10)に加えて、再構成可能な光電融合回路91を有してなる。ここでは、再構成可能な光電融合回路91としては、実施例3で用いたハードウエアと同様なものを用いている。 The configuration of the design evaluation apparatus used in this example is shown in FIG. Reconfigurable optoelectronic circuit 91, optoelectronic circuit design means 82, design evaluation of design means 82 mounted on reconfigurable optoelectronic circuit 91 and operated to evaluate the design result Means 83 are provided. That is, the design evaluation apparatus of the present embodiment includes a reconfigurable photoelectric fusion circuit 91 in addition to the photoelectric fusion circuit design apparatus (FIG. 10) used in the first embodiment. Here, as the reconfigurable photoelectric fusion circuit 91, the same hardware as that used in the third embodiment is used.
この設計評価装置を用い、設計手段82において出力された複数の設計結果を、再構成可能な光電融合回路91に実装し、動作させることで、性能比較や機能検証を行う。そして、要求仕様に鑑みて、性能が最も好ましい設計結果を選択する。これを第1の設計結果と呼ぶことにする。 Using this design evaluation apparatus, a plurality of design results output from the design means 82 are mounted on a reconfigurable optoelectronic circuit 91 and operated to perform performance comparison and function verification. In view of the required specifications, a design result with the most favorable performance is selected. This is called the first design result.
この第1の設計結果を導いた電気ネットと光ネットを用い、別のカスタム仕様に基づいて、再度、光電融合レイアウト設計を行う。主な制約事項は、電気ネットが電気配線層とASICすなわちセルベースのカスタムICで実現されることである。電気配線層の物理仕様は、再構成可能な光電融合回路91と同様である。また、光接続層は再構成可能な光電融合回路91における出力と同様な構成の光接続ブックを採用した。 The optoelectronic layout design is performed again based on another custom specification using the electrical net and the optical net derived from the first design result. The main limitation is that the electrical net is realized with an electrical wiring layer and an ASIC or cell-based custom IC. The physical specification of the electrical wiring layer is the same as that of the reconfigurable photoelectric fusion circuit 91. Further, an optical connection book having the same configuration as the output in the reconfigurable optoelectronic circuit 91 was adopted as the optical connection layer.
光電融合レイアウト設計の手法は実施例3で用いた手法に準じている。ただし、本実施例においては、電子回路レイアウト設計においてASIC内部の設計がなされる。また、複数のFPGAにまたがって実現されていた回路を一つのASICに搭載することもできる。基板は正方形であるが、サイズが設計項目となる。基板サイズは、電子回路レイアウト設計に基づいてなるべく小さくなるように設定される。これに基づき、光接続ブックにおいて、光ポートの位置は、位置関係を保ったまま縮小される。ここで得られた結果を第2の設計結果と呼ぶことにする。 The method of optoelectronic layout design is in accordance with the method used in the third embodiment. However, in this embodiment, the internal design of the ASIC is made in the electronic circuit layout design. In addition, a circuit implemented across multiple FPGAs can be mounted on a single ASIC. The substrate is square, but size is a design item. The substrate size is set to be as small as possible based on the electronic circuit layout design. Based on this, in the optical connection book, the position of the optical port is reduced while maintaining the positional relationship. The result obtained here will be referred to as a second design result.
得られた第2の設計結果を基に、新たにASICと、電気配線層、光接続層のマスクを起こし、カスタムな光電融合回路を作成する。再構成可能な光電融合回路91は、回路構成を変更可能であったが、カスタム光電融合回路は、構成が固定された回路である。一方で、この本実施例のカスタム光電融合回路は、第1の設計結果を用い再構成可能な光電融合回路91で実現した場合に比べると、使われていなかった電気配線や光ポートや発光部などのハードウエアを削減できるため、回路面積が大幅に縮小される。また、光モジュールの構成が最適な構成となるため、高性能化と小型化を図ることができる。このことは、動作周波数の増加や、低消費電力化などの性能向上にも繋げることができる。 Based on the obtained second design result, a new mask is created for the ASIC, the electrical wiring layer, and the optical connection layer to create a custom optoelectronic circuit. Although the reconfigurable photoelectric fusion circuit 91 can change the circuit configuration, the custom photoelectric fusion circuit is a circuit whose configuration is fixed. On the other hand, the custom optoelectronic circuit of this embodiment is not used in the case of the realization of the reconfigurable optoelectronic circuit 91 using the first design result. Therefore, the circuit area can be greatly reduced. In addition, since the configuration of the optical module is an optimal configuration, high performance and miniaturization can be achieved. This can also lead to an improvement in performance such as an increase in operating frequency and lower power consumption.
この様に、本実施例では、再構成可能な光電融合回路91をエミュレータとして用いて、カスタムな光電融合回路の設計を行うことで、高性能で信頼性の高い光電融合回路を実現することができる。また、光接続ブックとして、同じ(類似した)構成のものを適用することで、短い設計時間で、高い性能を有した光電融合回路を設計できる。また、本実施例の光電融合回路の設計方法は、検証にシミュレーションのみを用いた設計方法に比べて、信頼性が高い。特に、回路規模が大きい場合には、設計時間の短縮、設計コストの低下にも寄与する。 In this way, in this embodiment, by using the reconfigurable photoelectric fusion circuit 91 as an emulator and designing a custom photoelectric fusion circuit, a high-performance and highly reliable photoelectric fusion circuit can be realized. it can. In addition, by applying the same (similar) configuration as the optical connection book, it is possible to design a photoelectric fusion circuit having high performance in a short design time. In addition, the design method of the optoelectronic circuit of this embodiment is more reliable than the design method using only simulation for verification. In particular, when the circuit scale is large, the design time can be shortened and the design cost can be reduced.
100 基板
101 光伝送媒体(2次元導波路)
102 光ポート
105 電気配線層
106 電気配線
107 半導体チップ(再構成可能な電子回路)
100 substrates
101 Optical transmission medium (two-dimensional waveguide)
102 optical port
105 Electrical wiring layer
106 Electrical wiring
107 Semiconductor chip (reconfigurable electronic circuit)
Claims (3)
回路接続リストであるネットリストから、光接続が担う接続リストである光ネットを生成する第1の手段と、
光接続が可能な光ポートの組に関する情報を予め有した第1の光接続ブックに、前記光ネットを割り当て、設計評価を行なう第2の手段と、
光接続が可能な光ポートの組に関する情報を予め有し、前記第1の光接続ブックとは光ポートの種類が異なる第2の光接続ブックに、前記光ネットを割当て、設計評価を行なう第3の手段と、
前記第2の手段による設計結果と前記第3の手段による設計結果を比較して、要求仕様に好適な設計結果を選択する第4の手段と、
を有することを特徴とする光電融合回路用の設計装置。 It has a laminated structure including a plurality of semiconductor chips, an electric wiring layer, and an optical connection layer, and the optical connection layer performs at least one of a sheet-like optical transmission medium and an optical signal input and output to the optical transmission medium. A design device for a photoelectric fusion circuit having a plurality of optical ports,
A first means for generating, from a net list that is a circuit connection list, an optical net that is a connection list carried by an optical connection;
A second means for assigning the optical net to a first optical connection book having information relating to a set of optical ports capable of optical connection in advance and performing design evaluation;
A second optical connection book having information relating to a set of optical ports capable of optical connection in advance, assigned to the second optical connection book having a different optical port type from the first optical connection book, and performing design evaluation. 3 means,
A fourth means for selecting a design result suitable for the required specification by comparing the design result by the second means and the design result by the third means ;
A design apparatus for an optoelectronic circuit , comprising :
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004283396A JP4324066B2 (en) | 2004-09-29 | 2004-09-29 | Design equipment for optoelectronic circuits |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004283396A JP4324066B2 (en) | 2004-09-29 | 2004-09-29 | Design equipment for optoelectronic circuits |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2006099322A JP2006099322A (en) | 2006-04-13 |
| JP2006099322A5 JP2006099322A5 (en) | 2007-03-08 |
| JP4324066B2 true JP4324066B2 (en) | 2009-09-02 |
Family
ID=36239086
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2004283396A Expired - Fee Related JP4324066B2 (en) | 2004-09-29 | 2004-09-29 | Design equipment for optoelectronic circuits |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4324066B2 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113705755B (en) * | 2021-08-27 | 2023-08-04 | 同济大学 | Reconfigurable chipless RFID tag design method based on port isolation technology |
| EP4374281A1 (en) * | 2021-09-10 | 2024-05-29 | Synopsys, Inc. | Optical path tracing in an optical circuit design |
-
2004
- 2004-09-29 JP JP2004283396A patent/JP4324066B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2006099322A (en) | 2006-04-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7248757B2 (en) | Method, device and computer program for designing a circuit having electric wires and optical connections | |
| US11625522B2 (en) | Method and apparatus for generating three-dimensional integrated circuit design | |
| Griese | A high-performance hybrid electrical-optical interconnection technology for high-speed electronic systems | |
| Van Campenhout et al. | Optoelectronic FPGAs | |
| Dorren et al. | Challenges for optically enabled high-radix switches for data center networks | |
| JPH09270752A (en) | Signal transmission bus and signal processing unit | |
| KR20230024325A (en) | Semiconductor circuit design and unit pin layout | |
| ITTO20090347A1 (en) | ON-CHIP SYSTEM WITH OPTICAL INTERCONNECTIONS | |
| US7200293B2 (en) | Reconfigurable optoelectronic circuit | |
| CN102656576B (en) | Leakage of information when preventing fault between programmable chip upper-part | |
| US9337122B2 (en) | Transferring heat through an optical layer of integrated circuitry | |
| Lu et al. | Topological structure and physical layout co-design for wavelength-routed optical networks-on-chip | |
| Asadi et al. | Network-on-chip and photonic network-on-chip basic concepts: A survey | |
| JP4324066B2 (en) | Design equipment for optoelectronic circuits | |
| JP3500843B2 (en) | Optical bus and information processing device | |
| JP4532893B2 (en) | Circuit design apparatus having electrical wiring and optical connection | |
| JP4208706B2 (en) | Circuit design apparatus having electrical wiring and optical connection | |
| US20130320359A1 (en) | Heterogeneous stack structures with optical to electrical timing reference distribution | |
| JP2004320666A (en) | Optical transmission device, optoelectronic fusion circuit in which electronic circuit and optical circuit are mixed | |
| JP2006093937A (en) | Photoelectric fusion circuit | |
| Stevenson et al. | Bridging the interconnection density gap for exascale computation | |
| US7257282B2 (en) | Process of information transmission in optical circuit device and optical circuit device therefor | |
| Fan et al. | Design considerations and algorithms for partitioning opto-electronic multichip modules | |
| Raksapatcharawong | Analysis and implementation of optoelectronic network routers | |
| Murray et al. | Cell-based architecture for adaptive wiring panels: A first approach |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070123 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070123 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20090223 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090226 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090424 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20090520 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20090605 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120612 Year of fee payment: 3 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |