數(shù)字信號(hào)處理中的大多數(shù)算法均可轉(zhuǎn)化為矩陣運(yùn)算，光信號(hào)由于本征的并行和高帶寬特性，非常適合進(jìn)行矩陣運(yùn)算。因此，為電學(xué)數(shù)字信號(hào)處理器嵌入光學(xué) 運(yùn)算內(nèi)核是非常有前景的高性能數(shù)字信號(hào)處理方案。自從美國(guó)Stanford大學(xué)的J. W. Goodman教授于1978年提出基于自由空間光學(xué)的光學(xué)矩陣處理器以來(lái)，光學(xué)矩陣運(yùn)算獲得了長(zhǎng)足的發(fā)展。不過(guò)，基于自由空間光學(xué)的光學(xué)矩陣處理器存在體積大、功耗高、擴(kuò)展性差、矩陣變化緩慢等不足，如何突破傳統(tǒng)光學(xué)矩陣處理器的瓶頸成為目前光計(jì)算領(lǐng)域的一大難題。以色列著名光計(jì)算公司Lenslet公司首席科學(xué)家S. Eisenbach在MILCOM2003的報(bào)告中預(yù)測(cè)，未來(lái)光學(xué)矩陣運(yùn)算將是基于硅芯片的技術(shù)，并且最終將取代現(xiàn)有的電學(xué)處理器。

中科院半導(dǎo)體研究所的科研人員于2007年底開(kāi)始從事利用自由空間光學(xué)實(shí)現(xiàn)光學(xué)矩陣運(yùn)算的研究。研究人員結(jié)合自身技術(shù)優(yōu)勢(shì)和光學(xué)矩陣運(yùn)算的原理，提出了國(guó)際首個(gè)硅基集成光學(xué)矩陣處理器的方案（中國(guó)發(fā)明專利號(hào)：ZL.200810116741.0），早于美國(guó)Sandia國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（美國(guó)發(fā)明專利號(hào)：US8027587B1）。從產(chǎn)生想法到突破關(guān)鍵技術(shù)，經(jīng)過(guò)四年刻苦攻關(guān)，研究人員于2011年10月實(shí)現(xiàn)了載流子注入型調(diào)制的硅基集成光學(xué)矩陣處理器，計(jì)算速度為8000萬(wàn)次乘加運(yùn)算/秒。

理論分析表明：隨著工作頻率和集成度的提高，未來(lái)硅基集成光學(xué)矩陣處理器的計(jì)算速度可達(dá)到1015~16乘加運(yùn)算/秒，可比ADI公司的TigerSHARC處理器（1.92×1010MAC/s）快5個(gè)數(shù)量級(jí)。

該研究工作近日發(fā)表在著名光學(xué)期刊Optics Express（20 （2012） 13560-13566）上，獲得了國(guó)際同行的高度評(píng)價(jià)。國(guó)際光計(jì)算的先驅(qū)J. W. Goodman教授評(píng)論說(shuō)：“利用波分復(fù)用和波長(zhǎng)選擇性單元的確可以簡(jiǎn)化系統(tǒng)，并且所有單元都可集成到一個(gè)芯片上，是一個(gè)巨大的向前飛躍�！�