惠普公司展示了利用异构 III-V/Si 光互连平台集成基于半导体-绝缘体-半导体电容器(SISCAP)的忆阻器,为光学计算和大规模非易失性光子电路提供了一种新的解决方案。 在过去的几十年里,处理器性能按照摩尔定律逐步提升,然而,当前计算机架构仍遵循冯-诺依曼结构,限制了从内存到处理器的数据传输量。2008年,惠普实验室提出了一种潜在的解决方案:非易失性忆阻器,可以克服当前冯·诺依曼设计的限制,提高数据处理速度。 其中,忆阻器是一种具有记忆功能的非线性电阻,表现出磁滞电流-电压 (I-V) 行为,可实现多位非易失性电阻状态。因此,忆阻器已成为实现基于模拟的神经形态计算系统的主要候选者。同时,忆阻器允许以纳米尺寸的十字形阵列形式进行高集成密度排列,从而可以实现高能效且并行化的内存计算,且内存和中央处理单元之间的数据交换不受限制。 近日,惠普公司在 Nature Communication Engineering 上发表了一项研究,展示了利用异构 III-V/Si 光互连平台集成基于半导体-绝缘体-半导体电容器(SISCAP)的忆阻器。该研究采用的平台具有灵活性和适用性,适合集成量子点(QD)组合激光器,III-V/Si SISCAP环调制器,Si-Ge雪崩光电探测器,QD APDs,原位III-V/Si光监视器,III-V/Si SISCAP光学滤波器,和非挥发性相移器等重要光子器件,对未来实现全集成高性能光学计算芯片具有重要影响和意义。 同时,该研究表示,将III-V/Si SISCAP忆阻器应用到各种光子器件中,如马赫-曾德尔干涉仪和滤波器中,可以提升器件的非易失性光学功能。 通过实验得到马赫-曾德尔光学忆阻器表现出大于π的非挥发性光学相移,信号消光比约为33 dB,同时消耗的电功率为 0。并演示了6个非易失性状态,每个都能够进行4 Gbps 的调制。 交织滤波器也通过实验证明具有全设置/复位状态的忆阻非易失性通带变换。并且所有设备都进行了时间持续性测试,持续时间长达24小时以上。 综上,该研究展示的非易失性 III-V/Si 光学忆阻器,具有大电场驱动的相移和可重新配置的滤波器,静态功耗为0,这样的共集成光子忆阻器为光学计算和大规模非易失性光子电路提供了一条新途径。


