光子元件的关键创新可以改变超级计算技术

可编程光子集成电路(PPIC)处理光波以进行计算、传感和信号发送，其方式可以通过编程来满足不同的需求。韩国大邱庆北科学技术学院 (DGIST) 的研究人员与韩国科学技术院 (KAIST) 的合作者在将微机电系统融入 PPIC 方面取得了重大进展。

DGIST 团队的 Sangyoon Han 表示：“可编程光子处理器有望超越传统超级计算机，提供更快、更高效和大规模并行计算能力。” 他强调，除了通过使用光代替电流来提高速度之外， PPIC功耗和尺寸的显着降低可能会导致人工智能、神经网络、量子计算和通信领域的重大进步。

处于新进展核心的微机电系统( MEMS) 是微型组件，可以相互转换光学、电子和机械变化，以执行集成电路所需的各种通信和机械功能。

研究人员相信，他们是第一个将硅基光子 MEMS 技术集成到 PPIC 芯片上的公司，这些芯片的运行功耗要求极低。

“我们的创新已将功耗大幅降低至飞瓦级别，与之前的技术水平相比提高了一百万倍以上，”Han 说。该技术还可以构建在比现有选项小五倍的芯片上。

大幅降低功率需求的关键之一是摆脱目前使用的主流“热光”系统所需的对温度变化的依赖。所需的微小机械运动由静电力(波动电荷之间的吸引力和排斥力)提供动力。

集成到该团队芯片上的组件可以操纵光波的“相位”特征，并控制不同平行波导之间的耦合，从而引导和约束光。这是建设PPIC的两个最基本的要求。这些功能与微机械“执行器”(本质上是开关)相互作用，以完成可编程集成电路。

进步的关键是将创新概念应用于所需硅基零件的制造。至关重要的是，该制造工艺可以与传统的硅晶圆技术一起使用。这使得它能够与商业应用所必需的光子芯片的大规模生产兼容。

该团队现在计划完善他们的技术，以构建光子计算机并将其商业化，该计算机将在各种应用中超越传统电子计算机。韩说，具体用途的例子包括人工智能、高级图像处理和高带宽数据传输中的关键推理任务。

韩总结道：“我们希望继续突破计算技术的界限，为光子学领域及其在现代技术中的实际应用做出进一步贡献。”