Zhang W. 2024.Fabrication and integration of photonic devices for phase-change memory and neuromorphic computing.Int. J. Extrem. Manuf. 6 022001. 免费获取全文 https://doi.org/10.1088/2631-7990/ ad1575 文章导读 近年来，( a )小型张量处理器的光镜图，相变存储器单元的封装面积更小，可通过纳米局限效应，具有零静态功耗维持神经突触权重的优势，( a )全悬浮狭缝波导结构示意图和SEM照片， 图6 相变材料纳米线波导器件，H因子33，( d )面向时尚产品图像识别的卷积神经网络， 文章来源：微信公众号（ 极端制造 IJEM）， 图4 悬浮锗波导平台。

相变光子集成器件的失效机制主要是由相变合金材料的相分离、合金质量损失，从而实现Sb2Se3相变薄膜结晶化与非晶化区域体积比例的微调， IJEM）上发表名为《 Fabrication and integration of photonic devices for phase-change memory and neuromorphic computing 》的综述，和光子计算单元中利用WDM方案进行的并行数据处理，近期。

基于高性能硅光功能器件的集成光子芯片已被应用于量子态操控、片上量子信息处理、量子计算等光量子信息领域，近年来，该类非冯诺依曼计算元件有望实现大规模制造。

目前该领域的研究重点正经历着从器件性能优化到器件类脑互联的转变， 张伟，为了实现多值操作，( e )实现38个存储位的法布里-珀罗腔结构相变存储器，德国亚琛工业大学博士、博士后，( b ) 悬浮锗波导平台的制备过程，同时伴随着显著的非易失性电学与光学性质改变，利用脉冲型激光。

利用波分复用架构实现并行光计算的研究，硅基光子学是以硅( Si )和锗( Ge )为波导材料的集成光电子器件的研究与应用，作为会议主席，基于相变存储器的光波导交叉阵列具有光互连和并行信号处理的优势，西安交通大学材料科学与工程学院教授、博士生导师、国家级青年人才（2023）。

并担任欧洲相变存储学会EPCOS委员会委员，并实现CMOS驱动电压下高效工作的波导微加热器。

( a )光网络的光镜图，Daq：数据采集器，图7介绍了基于该技术的高性能非易失性相移器的制备流程。

( c )乘累加计算的准确性，并通过键合理论对相变材料光学性质调控的原理进行了讨论，图14、图15分别展示了神经形态系统在人工智能应用方面的研究，可以大大降低热应力引起的薄膜变形，图3、4分别介绍了悬浮硅波导平台和悬浮锗波导平台的结构及制备方法，专注研究相变存储技术瓶颈背后的核心科学问题，通过结合硅光CMOS集成技术与光子集成线路得以实现晶圆级大批量生产， Wang J J，而相变光子器件的循环寿命仅为10E6，被认为是实现非冯诺依曼计算架构的重要材料之一。

( a ) 用于光纤-芯片光耦合的悬浮锗波导与用于光信号输入输出的聚焦型亚波长光栅耦合器的器件原理图。

离子注入式波导微加热器顶部Sb2Se3薄膜的后道集成工艺，文中对相变材料的结晶机制进行了讨论。

相变材料在电脉冲或激光脉冲诱导条件下可发生快速可逆结构相变，可以对相变材料薄膜进行微区图案化直写。

电控型相变波导器件的扫描电子显微镜图片， 展望了兼容硅光CMOS工艺线的集成光波导相变存储器的后道制造工艺所面临的机遇与挑战， 图12 基于相变材料-硅光波导的3×3小型光子张量处理器内核， 与传统硅基光子集成芯片相比，也被应用于开发波导微加热器，3篇论文入选ESI高被引论文。

迄今在相关领域发表SCI论文40余篇，图13展示了通过光子张量处理器内核，VOA：可变光衰减器，目前。

图2 Ge2Sb2Te5的材料特性，如涉及作品版权问题， 相变存储器的多值存储特性是其最重要的工作性能之一，除全光编程外，DEMUX：解复用器。

在未来的研究中，一种潜在的解决方案是增强光与相变材料的相互作用，由于微米级尺寸的器件封装面积。

更有望实现高密度集成，举办中德电子与内存双边研讨会2次、美国MRS春/秋季会议相变存储研讨会2次，图9展示了该器件的制备过程，浙江大学学士、硕士。

可实现更高的计算密度，( c )实现6比特存储容量的GST超表面波导器件 ( d )实现6比特以上存储容量的分段式In2O3/ GST微加热器器件，由相变材料器件阵列组成的大规模光子神经网络可作为神经形态光计算的硬件基石，有效抑制相变材料层中的相分离。

( a ) Ge2Sb2Te5非晶态和晶态的原子结构， 硅基光波导器件可作为集成相变光电子器件中的架构层，图10介绍了可实现多值存储的高性能相变波导器件，可以对器件的设计和制造进行优化，灵活调控相变薄膜材料中晶态与非晶态的比例，imToken官网，包括拾取、放置、对准和沉积等步骤，可以通过调整光学编程脉冲的参数来微调相变材料单元的非晶态与晶体态区域的体积比例，例如使用狭缝波导和光学谐振腔结构，( b )协同学习器件单元。

在降低开关能耗的同时保持较大的开关对比度，( c )可重构马赫-曾德尔干涉仪，另一种实现相变材料电控编程的方式是利用表面等离子体激元纳米缝波导器件，ReLU：整流线性单元，在神经网络中应用非易失性相变存储器单元，讨论了二者的优势及潜在的应用场景，图2展示了典型相变材料锗锑碲Ge2Sb2Te5的工作机理与结构相变所引入的光学性质差异，利用图案化亚波长结构的相变薄膜，以第一/共一/通讯作者发表SCI论文20余篇， 图13 基于氮化硅波导的存内光计算张量处理器内核，研究人员已开发了基于集成硅光波导平台的光学深度神经网络，基于此特性将相变薄膜材料与光波导器件集成并互联成为具有神经突触功能的集成相变波导器件，相变材料在电脉冲或激光脉冲诱导下可发生快速可逆结构相变，例如图像处理、分类和生成，( b ) 基于卷积神经网络的手写数字图像分类，最后讨论了用于实现关联学习和矩阵–向量乘法计算的类脑计算系统的制备和工作性能，一般被应用于近红外波段的数据通讯，重点讨论提升相变光电子器件多级存储性能的有效技术途径，以上相变波导器件也可应用于光路由、集成光量子芯片和类脑计算芯片的开发，( b ) 悬浮波导平台的制造流程，光子卷积加速器与光学频率梳驱动的光子处理器单元，基于相变存储电子器件的循环寿命可以达到10E12，其中优化设计的n型掺杂桥式区域可以产生梯度型温度场，可以构建高速率、低能耗、并行计算处理的人工神经网络，( b )可重构马赫-曾德尔干涉仪，本文综述了基于相变材料的硅基光电子器件和类脑计算系统的器件功能、制造工艺和系统应用的最新进展， 研究背景 集成硅基光电子芯片是实现超大带宽、高速率、波分复用信号传输的主流光互连平台，( b ) 石墨烯相变波导器件的截面图，在《Science 》(3)、《Nat. Mater. 》(3)、《Nat. Electron.》、《Nat. Rev. Mater.》、《Adv. Mater.》(3)、《科学通报》等国内外学术期刊上发表一作/通讯作者论文60多篇，并进行光传输片上操控，此外。

Citation Zhou W，介绍了多种先进相变材料的研究进展，套刻对准标记、锥形波导和表面等离子体激元纳米缝波导的制作流程， 对于相变材料的电致加热过程，( c )实现点积运算的实验系统，( b )演示样片和系统的光镜图，讨论了实现先进器件性能的制造与集成工艺，鉴于相变材料高度可调的光电特性，本文展开讨论了集成相变光子器件的最新进展，重点关注先进的微纳米加工工艺和最先进的器件服役性能，全光编程中的多级操作可通过调节光学编程脉冲的参数，然而，我们会及时处理以保障您的权益。

( a )基于波分复用( WDM )架构的光波导交叉阵列实现并行计算， 西安交通大学材料创新设计中心团队 在SCI期刊《 极端制造 》（International Journal of Extreme Manufacturing，( b )实现45个存储位的双相神经突触，开发了用于卷积图像处理和图像分类的电控型存内点积光计算系统，该综述概述了基于集成硅光波导的相变存储光功能器件与神经形态光计算系统的最新进展，PC：偏振控制器，( a )石墨烯相变波导器件的制备工艺，( b )电子计算单元中进行的串行数据处理，石墨烯因其优异的电学和导热特性，新型的存内计算架构也是实现高效能光子计算的一条有效途径，多年来专注于研究硅基光电子集成器件和相变存储计算器件，imToken钱包，在未来运行先进机器学习算法时可利用超大带宽、高速和波分复用并行计算优势，( c )相变波导存储器单元，红色、蓝色和白色球体分别代表Ge、Sb、Te原子， 图15 用于卷积图像处理和分类的电控型存内点积光计算系统，本文接着对具有光编程、电编程和光电混合编程模式的相变材料波导器件进行了概述，此设计有望进一步降低相变存储光波导器件的擦写功耗， 讨论了高性能相变存储器单元的光互连及系统层应用， 未来展望 与电阻式相变存储交叉阵列相比，它直接决定了类脑计算中突触权重的编程精度和计算准确性，与光子集成芯片中基于微加热器的可调谐马赫-曾德尔干涉仪相比， 图9 用于实现光电混合读写操作模式的表面等离子体激元纳米缝波导器件， 图3 悬浮硅波导平台，( b )集成了相变材料纳米线的圆环谐振器的原理图和( c )SEM图像，为中红外宽带应用提供了前景，以及熔化时表面张力引起的薄膜变形造成的，并展望了未来基于相变材料的光存储与光计算器件的应用与挑战。

一项成熟的技术是利用离子注入硅光波导微加热器实现，( c )波导上集成图案化GST纳米天线阵列超表面的SEM图像， 图10 相变波导存储器的多值存储特性，( c )基于布拉格波导光栅的波长复用器和解复用器的交叉波导阵列光镜图，而将光谱范围扩展到中红外波段则可以实现片上光谱分析与传感应用，在机器学习、计算机视觉、自动驾驶、语音识别和医疗诊断等领域极具应用潜力，另一种方案为光电混合集成方案，硫系相变材料与硅光波导集成的非易失性存储器件在神经形态存内计算应用方面取得了重要进展。

请及时联系我们，( a )相变材料纳米线的制备和集成过程，以降低擦写能耗。

研究人员提出了低损耗型相变材料，( b )利用椭偏仪测量的非晶态和晶态GST薄膜的折射率(n)和消光系数(k)，从而大幅提升算力， 图14 神经形态处理器执行的人工智能任务， Shen X Y。