Профессор кафедры электротехники и вычислительной техники, а также физики Вашингтонского университета Арка Маджумдар возглавил исследовательскую группу, которая успешно разработала новый тип оптического чипа — неволатильную электрооптическую программируемую вентильную матрицу (NEO-PGA). Результаты работы были опубликованы в журнале «Science Advances», что знаменует собой новый прогресс в области оптоэлектроники.
Традиционные фотонные интегральные схемы имеют множество ограничений: каждое оптоэлектронное приложение требует индивидуального проектирования, что удлиняет цикл создания прототипов и увеличивает затраты. Программируемые фотонные интегральные схемы, хотя и могут решить часть проблем, сталкиваются с такими трудностями, как высокое энергопотребление, большие занимаемые площади и проблемы теплоотвода. Большинству оптических чипов для статической работы требуется постоянный ток.
Новый оптический чип, разработанный исследовательской группой, решает вышеуказанные проблемы за счет использования материалов с фазовым переходом. Такие материалы могут сохранять информацию в стабильном «неволатильном» состоянии, практически не требуя электроэнергии. Исследовательская группа решила проблемы оптических потерь и точности битов данных при использовании материалов с фазовым переходом в программируемых фотонных интегральных схемах. «Типичный способ построения оптических схем требует постоянной подачи питания в систему. Это проблема для многих приложений, требующих реконфигурации схемы, таких как искусственный интеллект», — сказал первый автор Чэнь Жуй. — «Здесь мы создали систему, которую можно изменить, и она сохранит свое состояние без какого-либо питания, поддерживая его самостоятельно». Этот чип позволяет пользователям реконфигурировать или перепрограммировать его для множества приложений, а его масштабируемость была доказана с помощью технологических процессов традиционных фабрик.
Говоря о будущем, Чэнь Жуй отметил, что предстоит еще много научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ. Вашингтонский университет и Массачусетский технологический институт продолжат совместную работу, планируя применять чип в таких областях, как вычисления с использованием искусственного интеллекта, оптические коммутаторы в инфраструктуре центров обработки данных и оптическое зондирование. Они также стремятся к созданию более масштабных оптоэлектронных систем и увеличению скорости и количества переключений материала с фазовым переходом. Чэнь Жуй заявил: «Этот новый оптический чип предоставляет весьма мощную платформу для развития оптоэлектроники, обещая создание масштабируемых оптических систем со сниженным энергопотреблением и стоимостью, подходящих для многих передовых приложений и технологий».
Информация о публикации: Автор: Чэнь Жуй и др., Название: «NEO-PGA: неволатильная электрооптическая программируемая вентильная матрица», Опубликовано в: «Science Advances» (2026), Информация о журнале: Science Advances.