近日，西安電子科技大學(xué)朱樟明教授團(tuán)隊(duì)在鍺基集成化全光子輸入邏輯運(yùn)算方面取得了重要的學(xué)術(shù)成果，基于Ge/MoS2異質(zhì)結(jié)型晶體管的可見(jiàn)-紅外雙波段雙極性光響應(yīng)特性研制了光學(xué)邏輯運(yùn)算單元，在單個(gè)或兩個(gè)器件上通過(guò)全光控制實(shí)現(xiàn)了五種基本邏輯和多種復(fù)雜邏輯功能運(yùn)算。相關(guān)工作以“All-Optic Logical OperationsBased on the Visible-Near Infrared Bipolar OpticalResponse”為題發(fā)表于國(guó)際權(quán)威期刊《Advanced Science》。論文的通訊作者為朱樟明教授和王利明副教授，第一作者為尤杰博士。

數(shù)字經(jīng)濟(jì)時(shí)代的到來(lái)帶來(lái)了人工智能、大數(shù)據(jù)和云計(jì)算等新興領(lǐng)域的快速崛起，對(duì)計(jì)算的需求呈現(xiàn)爆發(fā)性增長(zhǎng)和多樣化態(tài)勢(shì)。隨著摩爾定律的放緩甚至失效，集成電路的晶體管數(shù)量正在逼近物理極限，無(wú)法進(jìn)一步通過(guò)縮小器件尺寸來(lái)提高數(shù)據(jù)處理的速度和容量。光子邏輯運(yùn)算具有超大帶寬、超低功耗和并行計(jì)算的優(yōu)勢(shì)，在基礎(chǔ)物理研究、機(jī)器學(xué)習(xí)加速和智能信號(hào)處理等應(yīng)用場(chǎng)景中有望突破傳統(tǒng)計(jì)算方式的瓶頸。

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鍺基全光子邏輯運(yùn)算架構(gòu)

團(tuán)隊(duì)基于Ge/MoS2結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管的雙波段雙極性光響應(yīng)，創(chuàng)新性地提出了一種可見(jiàn)-紅外雙波段全光控制的邏輯運(yùn)算架構(gòu)，可在同一個(gè)單元上實(shí)現(xiàn)五種全光基本邏輯運(yùn)算功能，并驗(yàn)證了該架構(gòu)在全光子圖像處理方面的潛力。通過(guò)串聯(lián)兩個(gè)Ge/MoS2器件，拓展并實(shí)現(xiàn)了多種復(fù)雜的全光邏輯運(yùn)算功能。相比于傳統(tǒng)的電學(xué)邏輯運(yùn)算架構(gòu)，本研究提出的全光子輸入邏輯器件及架構(gòu)不僅可以將晶體管數(shù)量減少50%-95%，更展現(xiàn)出在高速、高通量和復(fù)雜數(shù)據(jù)處理方面的巨大應(yīng)用潛力。

論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.202404336