面向自组装大规模片上网络设计的自然启发互连结构

未来由阿伏伽德罗数量级组件构建的纳米尺度电子器件需要高效、高度可扩展且鲁棒的通信方式，才能与传统硅基方案竞争。近年来，片上网络（NoC）范式作为硅基电子器件互连挑战的有前景解决方案而涌现。当前的 NoC 架构要么是高度规则的，要么是完全定制化的，这两种假设对于通常被认为具有高度不规则性和缺陷的新兴自下而上自组装分子电子器件而言都是不现实的。在此，我们务实且实验性地研究了一种受现代片上网络范式启发的、不规则的、抽象的但物理上可实现的 3D 小世界互连织物的重要设计权衡与性质。我们改变该框架的关键参数，如连通性、交换节点数量、长程与短程连接的分布，并测量网络的相关通信特性。我们进一步探索了对链路故障的鲁棒性，以及解决简单玩具问题——同步任务的能力和效率。结果证实：(1) 在不规则组装体中进行计算是自组装纳米尺度电子器件的一种有前景的颠覆性计算范式；(2) 具有幂律衰减捷径长度分布的 3D 小世界互连织物在物理上是可实现的，并且相对于局部 2D 和 3D 规则拓扑具有主要优势。