据上海交大集成电路&信电学院官微消息，近日，上海交通大学集成电路学院（信息与电子工程学院）周林杰教授团队陆梁军副教授和李雨副教授通过将低损耗相变材料Sb₂Se₃与硅基微环谐振器异质集成，首次实现了近零功耗“现场可编程”光收发芯片。对微环中的PN结施加电脉冲触发相变，实现了精度达10皮米、超一个自由光谱范围的非易失波长调谐，在满足微环阵列波长校准需求的同时有效消除了状态维持功耗。研究团队还提出了一种创新反馈机制来抑制温漂，成功演示了4通道可编程微环阵列的高速收发，传输速率达到400Gbps。

相关研究成果以“Field Programmable Silicon Microring WDM Transceiver Leveraging Monolithically Integrated Phase-Change Materials”（基于相变材料异质集成的非易失现场可编程微环阵列光收发芯片）为题，发表在《PhotoniX》上。

非易失现场可编程微环阵列光收发芯片架构与工作原理

研究通过采用硅光后道兼容工艺在硅基MRR的PN结上异质集成了低损耗相变材料Sb2Se3薄膜，以实现非易失“现场可编程”微环收发器。通过施加正向偏置电脉冲，能够促使Sb2Se3在晶态与非晶态间转换，从而实现覆盖整个自由光谱范围的谐振波长灵活调谐。实验测得，相变材料的集成对其调制和探测性能几乎没有影响，确保了该技术的可行性。随后，研究团队设计并制造了基于四个级联Sb2Se3-Si异质集成MRR的收发芯片，利用相变实现了谐振波长的均匀分布，并成功演示了单微环100 Gbps、总速率400 Gbps的开关键控（OOK）调制和探测。

此外，团队还提出了一种创新反馈方案，利用其中一个MRR作为光功率监测器来反馈温度波动信息，通过整体控温来补偿环境温度波动对器件性能的影响。该方案有望实现对相邻多个MRR的工作状态的同时稳定，具有可拓展性，降低了温度反馈控制的硬件需求。

研究成功实现低损耗相变材料Sb2Se3与硅基微环谐振器的异质集成，实现了高效的波长调谐和高速数据传输，有效解决了硅基微环收发芯片在系统应用中面临的关键问题，为下一代高密度、低功耗光互连芯片的研发提供了可靠解决方案。展望未来，随着技术的进一步优化和完善，这项创新成果有望加速微环谐振器件从实验室走向产业化应用，推动数据中心光互连、高速通信网络等领域的变革。