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上海交通大學集成電路學院（信息與電子工程學院）周林杰教授團隊近日宣布重大技術突破，陸梁軍副教授和李雨副教授通過將低損耗相變材料Sb₂Se₃與硅基微環諧振器異質集成，成功研發全球首款近零功耗"現場可編程"光收發芯片。該成果攻克了硅基微環器件長期存在的波長調諧能耗高、溫度穩定性差等核心難題，為下一代高密度光互連技術開辟了新路徑。 研究團隊創新性地采用硅光后道兼容工藝，在硅基微環諧振器的PN結上直接集成Sb₂Se₃相變材料薄膜。通過精確控制電脈沖觸發材料在晶態與非晶態間轉換，實現了覆蓋整個自由光譜范圍的高精度波長調諧，調諧精度達到10皮米且無需維持功耗。實驗數據顯示，該技術可使微環陣列實現單通道100Gbps、四通道400Gbps的高速數據傳輸，同時通過創新反饋機制將溫漂影響降低至可忽略水平。 
非易失現場可編程微環陣列光收發芯片架構與工作原理 這項突破性成果源于對人工智能時代算力瓶頸的深刻洞察。隨著大語言模型參數規模突破萬億級別，傳統XPU間的互連帶寬已成為制約計算性能的關鍵因素。光互連技術憑借其超大帶寬、超低損耗的特性被視為破局關鍵，而硅基微環諧振器因其緊湊尺寸和低功耗優勢備受關注。但制造工藝偏差與環境溫度波動導致的性能不穩定，長期阻礙著該技術的產業化進程。 團隊負責人周林杰教授表示，此次將相變材料與硅光器件深度融合的創新方案，既解決了光學系統應用的工程難題，又拓展了相變材料的應用邊界。通過材料科學、微電子學與光子學的跨學科協同，研究團隊不僅實現了諧振波長的非易失性編程，更開發出基于光功率監測的智能溫控反饋系統，使多微環陣列能在復雜環境下保持穩定工作狀態。 該芯片的成功研制標志著硅基光電子器件向實用化邁出關鍵一步。實驗驗證表明，新技術在保持調制探測性能不受影響的前提下，徹底消除了傳統方案中維持波長狀態所需的持續能耗。四通道收發芯片的演示成功，為構建大規模集成光互連系統提供了可擴展的技術框架。 業內專家評價認為，這項成果不僅為數據中心光互連、高速通信網絡等領域帶來變革性影響，其展示的跨學科創新模式更對推動光子技術與人工智能、量子信息等前沿領域的融合具有示范意義。隨著后續工藝優化和產業化推進，該技術有望重塑全球光電子產業格局，為我國在"后摩爾時代"的信息技術競爭中贏得戰略主動。 目前，相關研究論文已發表于國際光子學領域權威期刊《PhotoniX》，研究工作獲得國家自然科學基金等項目的重點支持。團隊正著手推進該技術的工程化應用，計劃通過與產業界合作加速成果轉化，為全球算力基礎設施升級提供關鍵技術支撐。 |
