石墨烯-硅光子晶体激活器

飞焦级光计算

在硅光平台上实现可重构、超低阈值、皮秒响应的非线性激活,为光神经网络芯片提供关键单元。

Liu, Ruizhe · Zijia, Wang · Zhong, Chuyu · Yan-Yan, Chen · Ma, Hui · Gao, Dawei · 杨建义 · 李兰 · 刘开辉 · 胡小永 · 林宏焘

Light: Science and Applications 2026

具体参数

饱和吸收能量阈值
4 fJ
饱和吸收响应时间
1.05 ps
可重构非线性激活阈值
30 fJ
可重构模式响应时间
4 ps
器件尺寸
15 × 10 μm²
光计算能力密度
10^6 TOPs/W/mm²

技术优势

阈值低至飞焦

饱和吸收能量阈值仅4 fJ,单次激活能耗比现有皮秒光神经网络方案低几个数量级,使芯片级光计算的总功耗不再被激活单元主导。

响应快至皮秒

饱和吸收响应时间1.05 ps,可重构模式响应4 ps,与皮秒脉冲光神经网络的工作节奏匹配,不会成为系统速率的瓶颈。

片上可重构

激活阈值可在30 fJ附近调节,同一器件能够适配不同网络层对非线性强度的需求,无需为每一层单独设计或替换硬件。

尺寸微缩

15 μm × 10 μm的面积比典型马赫-曾德尔干涉仪型激活器小约两个数量级,大幅提升片上集成密度,让数千个激活单元并存成为可能。

应用场景