该设备基于硅和钛酸钡,预见了未来三到四年市场的需求,并为更快、更高效的光计算打开了大门。.

“该芯片集成了一个高速调谐器,而且是非易失性的,这意味着它不需要持续的电源供应。与目前的电路相比,这使得能耗呈指数级降低,” PRL-UPV主任兼该项目首席研究员José Capmany强调说。该项目已发表在《自然·光子学》杂志上。

此外,它的开关速度可达80纳秒量级,远快于传统的热光系统。“这样一来,它的调谐速度比现有技术快两个数量级以上,使其能够应用于需要极高开关速度的场合,例如在数据中心发生故障时提供备用互连路径,”该论文的第一作者、目前在特温特大学担任博士后研究员的克里斯蒂娜·卡塔拉补充道。

这款新型芯片的主要应用领域包括6G通信、数据中心、人工智能、物联网、传感器、先进医疗、光子计算和量子技术。据巴斯克大学职业风险预防部门称,在所有这些领域,以更低的能耗处理更多信息的需求都在不断增长。.

它的功能类似于轻量级微处理器。

该器件的功能类似于“光微处理器”:它可以重新配置以执行不同的任务,但它处理的不是电信号,而是光信号。其研发的关键在于采用了硅和钛酸钡的混合平台,这种铁电材料能够保持其预设状态。.

“与需要持续供电才能维持配置的传统光子系统不同,这款芯片无需持续供电即可‘记住’已编程的电路,”参与这项研究的UPV衍生公司iPronics的首席技术官Daniel Pérez解释道。这一特性使其能够克服可编程集成光子学的一大障碍:电路尺寸缩小时产生的能耗和热量。

“在目前基于热光效应的技术中,每个可编程元件都需要持续的能量,这使得设计包含数千个元件的芯片变得十分困难。而这种新型器件将静态功耗降低到几乎为零。与传统的电子芯片相比,我们的系统允许使用光来操控信息,从而减少损耗,并为未来的计算架构开辟新的可能性,”PRL团队成员José Rausell总结道。

除了 PRL 团队之外,来自 iTEAM-UPV 实验室的 iPronics Programmable Photonics SL、瑞士 Lumiphase AG 公司和法国 CEA Leti 公司(欧洲主要的硅光子芯片制造商之一)以及希腊西阿提卡大学的研究人员也参与了该芯片的开发。.

这款新型芯片的研发是NEoteRIC项目的成果之一。NEoteRIC是首个将可编程光子学(利用光波进行工作)应用于生物医学领域的欧洲项目,这项“颠覆性技术有望彻底改变包括医学诊断在内的诸多领域”。该芯片也是ERC高级研究基金ANBIT和ERC启动基金LS-PHOTONICS项目的一部分,这两个项目分别致力于将可编程光子学应用于计算领域以及扩展可编程光子电路。.

关于光子学研究实验室

光子学研究实验室 (PRL) 是瓦伦西亚理工大学 (UPV) 的一个研究小组,致力于推动具有实际影响的科学项目,将光子学和光学应用于电信、移动、生物医学或工业等战略领域。

PRL 由 50 多名研究人员组成,是一个多学科团队,致力于超越实验室的科学研究,创造能够改进流程、提高竞争力并直接造福社会的解决方案。.