维度网讯，首尔国立大学工学院研究团队研发出一种可按需调控光速的可编程光子集成芯片，为解决光计算领域的“光缓存”难题提供了新路径。
由首尔国立大学电气与计算机工程系Namkyoo Park教授和Sunkyu Yu教授牵头，联合该校同系Xianji Piao教授共同组成的团队，在《Advanced Science》期刊上发表了这项成果。研究旨在应对生成式人工智能和大模型发展带来的算力需求激增，以及传统电子半导体在功耗和数据传输速率方面的瓶颈。由于光速固定，如何实现在芯片上对光信号进行缓存和存储，是光计算技术长期面临的根本性挑战。
该团队提出一种可编程光子集成芯片方案，能够自由调控光信号的传播速度与波形。基于该方案，团队实现了比现有方案自由度更高的“慢光”调控。
传统耦合谐振腔诱导透明（CRIT）器件在加工完成后，其工作特性固定，无法重新配置以实现不同的延时或工作频段。为突破这一局限，研究团队将CRIT系统中的亮模（bright mode）与暗模（dark mode）统一为单一可控自由度，并引入两组可控环形耦合器，建立了全新的可编程光子集成芯片设计准则。团队通过该结构实现了光路按需延时调控，并证实了亮模与暗模的干涉效应可作为统一集成设计参数，大幅提升了设计自由度。
研究团队证实，借助双环形耦合器，可以从理论层面独立调控通带带宽、波形以及信号的延时和透射特性。数值仿真结果也显示，芯片在运行过程中可实时动态调整光脉冲传播速度，且能在不损失信号处理性能的前提下自由控制光信号延时，并完成光频谱转换。团队还通过三维电磁仿真验证，该CRIT器件可在氮化硅（Si₃N₄）光子集成芯片平台上制备，并在考虑了材料损耗、谐振腔品质因子偏差、背向散射、耦合系数波动、环形耦合器相位误差和热串扰等实际干扰因素后，仍能稳定工作。
该研究推出的可编程光子集成芯片平台，可将信号时序同步、可变延时线、光缓存、频谱转换等核心功能集成于单套芯片架构内。该设计思路不局限于CRIT体系，可拓展至全部基于谐振腔的光子电路，有望成为下一代灵活调控光传输的光信号处理底层核心技术。若实现商业化，该芯片有望降低数据中心和AI服务器的功耗，并提升数据处理效率。
论文共同通讯作者Namkyoo Park教授表示，团队后续将基于硅光子、光子AI技术，将该方案拓展至大规模可编程光子集成芯片。共同一作Seungkyun Park博士与博士生Beomjoon Chae补充道，该研究让他们意识到，换一种视角解读传统光子谐振物理机制，可为光子集成芯片挖掘全新功能，后续将通过进一步工作，完成实物器件制备与实验验证。
