Datakabels inspireren snellere interconnects

Chipcomponenten blijven voortdurend krimpen waardoor hun snelheid toeneemt. De globale interconnect, die verschillende onderdelen van de chip overspant, wordt het kind van de rekening. De chips zelf worden namelijk meestal niet kleiner. Chipbakkers gebruiken de vrijgekomen ruimte liever om extra functionaliteit in de IC te stoppen. De overdrachtssnelheid van een interconnect neemt kwadratisch af met de lengte, dus deze verbindingen blijven even traag. Daardoor kunnen ze de snellere chiponderdelen niet meer bijbenen. Onderzoekers hebben verschillende ideeën om dit op te lossen. In Twente boog ook promovendus Eisse Mensink zich over het probleem. Samen met zijn collega Daniël Schinkel keek hij naar analoge en mixed-signal technieken. ’Toen ik begon hadden we een beetje het idee om een soort modem op de chip te zetten‘, kijkt hij terug.

Dat bleek al snel wat hoog gegrepen, maar het was wel vruchtbaar om naar de analoge eigenschappen van de interconnect te kijken. ’De modellen die ik toepaste, worden vaak gebruikt voor transmissielijnen‘, legt Mensink uit. Transmissielijnen zijn datakabels die een niet te verwaarlozen lengte hebben ten opzichte van de golflengte van de signalen. Kabels hebben een vaste verhouding tussen spanning en stroom, onafhankelijk van hun lengte. Dit is de karakteristieke impedantie. Bij de overgang naar een geleider met een andere karakteristieke impedantie gaan de signalen reflecteren. Door hun lengte kan er bij transmissielijnen een faseverschil ontstaan tussen het begin en het eind van de verbinding. Het gereflecteerde signaal kan dan het datasignaal overhoopgooien. Om reflecties te voorkomen, sluiten elektronici transmissielijnen af via weerstanden of condensatoren met dezelfde karakteristieke impedantie als de lijn zelf.