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专题二：应用开发

Session 2: Application Development

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  • 冯吉军
  • 曹国威
  • 钟其泽
  • 金里
  • 叶楠
  • 陈昌
  • 岳洋
  • 项水英
  • 欧欣
  • 余辉
  • 彭博
  • Dr. Sarp Kerman
  • 朱振东
  • 丛慧
  • 孙杰
  • 王正
  • 冯鹏
  • 许鹏飞

  • 硅基相控光束偏转芯片研究

    冯吉军   上海理工大学

    冯吉军，上海理工大学光电信息与计算机工程学院教授，博导。2005年获中国科学技术大学理学、工学学士，2010年于中科院上海光学精密机械研究所获光学工程博士，随后赴日本产业技术综合研究所（AIST）进行博士后研究工作，2015年加入上海理工大学庄松林院士团队，主要从事集成光电子器件方面的研究，研制了包括黄绿光半导体激光器、超高速全光开关、硅基集成光子功能芯片等系列器件。曾先后获得日本学术振兴会（JSPS）特别研究员、JSPS访问学者、日本信息通信研究机构(NICT)访问学者、上海市“东方学者”及跟踪计划、上海市青年科技启明星、上海市自然科学二等奖等资助和奖励。

    报告摘要：
    硅基光子器件由于其体积小、能耗低、CMOS工艺兼容且性能稳定等特性受到广泛关注，硅光相控阵技术在全固态激光雷达等领域有着重要的应用前景，其由一组呈现特定相位分布的出射阵元天线构成，通过调节相邻阵元的相位差,实现波束在空间的指向偏转。报告将首先介绍相控阵器件的工作原理以及目前硅光相控阵存在的技术瓶颈，汇报相关关键技术的研究进展及可能的应用场景。

  • CUMEC硅光设计自动化解决方案

    曹国威   联合微电子中心有限责任公司

    主要从事硅基光电子工艺设计包（PDK）及设计自动化（EPDA）领域研究。2020年带领团队成功完成CUMEC硅光工艺PDK（CSiP180Al）研发，已获得超过100家用户的使用，支持硅光芯片设计60余个。2016年作为主要负责人组建SPP团队，为硅光行业用户提供“一站式”硅光集成解决方案，累计完成设计流片200余个，封装服务百余次。

    报告摘要：
    联合微电子中心（CUMEC）于2020年5月发布了第一版硅光工艺设计包 - CSiP180Al，以此为切入点，CUMEC规划了完整的硅光设计、工艺、封装平台，为硅光领域研究者提供“一站式”芯片解决方案。本次报告将着重介绍CUMEC硅光工艺线能力与进展，以及围绕工艺能力构建的硅光设计自动化环境，团队通过对核心功能模块的开发，支持硅光原理图驱动（SDL）的设计流程实现，为大规模硅光芯片设计提供基础。

  • 晶圆级超构表面光学器件的研究进展

    钟其泽   上海大学微电子学院

    钟其泽 博士，上海大学教授、博士生导师。2015至2021年期间先后在新加坡南洋理工大学和新加坡微电子研究院担任博士后和研究员。主要从事微纳平面光学与先进半导体工艺的研究工作，拥有丰富的8英寸/12英寸光电子芯片设计、生产以及工艺开发经验。在新加坡微电子研究院工作期间，作为团队核心成员参与搭建了全球首个可大规模量产的12英寸超构表面芯片制造工艺平台。这一成果相继吸引了欧美顶级名校和多个国际知名高科技企业(包括Harvard University，Corning，AMAT，AMS，OSRAM等）的关注，也促使了相关合作协议的签订。此外，还参与及主持了多项新加坡重大研究专项项目。目前在 Advanced Materials、Energy & Environmental Science、Nanophotonics等著名学术期刊/光学会议上发表论文50余篇；近5年来所发表论文被引用超2000次，H因子为22。

    报告摘要：
    超构表面光学是当前微纳光学最热门的研究领域之一。超构表面由亚波长尺寸的超构表面单元组成，通过合理地设计超构表面形貌及其空间排布，可以对光的性质进行精确操控，从而实现不同的功能。目前报道的大多数超构表面都是通过电子束曝光（EBL）来实现微纳结构的图案化。EBL可以高精度地实现超构表面制备，然而在制备大尺寸器件上则需耗费大量的工艺时间，从而产生较高的制备成本，不利于大规模量产。紫外光刻技术拥有极好的尺寸控制、高可重复性、低缺陷率，以及兼容CMOS加工工艺平台等优点，易将超构表面光学器件直接在光电子器件上加工，实现晶圆级的单片集成。这将有益于缩小光电系统的尺寸和降低封装的成本。

  • 硅基光学相控阵技术的研究

    金里   联合微电子中心有限责任公司

    金里，博士，2015年毕业于浙江大学，同年入职于中电三十八所，2018年底调入联合微电子中心（CUMEC），具有十余年硅基光子集成领域的研究经验。研究方向包括相干激光雷达、光谱探测、硅光传感等。已获得了十多项专利（授权），发表文章十余篇。2020年获得重庆市“鸿雁人才计划”，2021年获得中国电科杰出青年称号。

    报告摘要：
    近些年来，随着无人驾驶、机器人领域的快速兴起，对高性能低成本空间3D感知激光雷达提出了迫切的需求。作为激光雷达的一种纯固态波束扫描方案，硅基光学相控阵技术在世界范围内得到了广泛的研究。本报告首先介绍国内外最新的重要研究进展；然后介绍了CUMEC自2019年初依托于自身的8寸特色工艺线在该领域取得的一些进展，包含1x128/256一维硅基光学相控阵（OPA）的功能验证，集成可调谐光源的光电微系统的验证，以及基于硅光OPA芯片相干测距技术的探索；最后介绍CUMEC对硅光OPA技术走向未来实际应用所面临挑战的思考。

  • 基于粘结键合技术的硅基混合集成型光电探测器

    叶楠   上海大学

    叶楠，博士毕业于爱尔兰丁达尔国立研究所/科克大学，在欧洲微电子中心-根特大学和美国弗吉尼亚大学从事研究员/副研究员的工作之后加入上海大学， 任职副教授。他在半导体光子芯片的设计、制造和表征等方面具有多年的研究经验。他作为骨干参与了欧盟FP7、欧盟H2020、美国DAPAR等国际科研项目。回国之后，他获得科技部重点研发以及上海市科委项目的支持并荣获“上海市海外高层次引进人才”和“浦江人才”称号。叶楠博士已发表30多篇期刊论文和会议文集；在欧洲光纤通信会议（ECOC）上发表Post-Deadline-Paper 一篇。截止目前，他的论文总引用超过300次，H指数9。

    报告摘要：
    基于硅基SOI及SiNX/SiO2平台实现光纤通信用高速高响应度光电探测器需要借助具有高吸收率和高载流子迁移率特性的Ge或者III-V族材料。这就面临着异质集成困难、材料利用率低和器件制造周期长的挑战。粘结键合技术可以提高工艺对异质界面粗糙度和洁净度的耐受性，从而提高异质集成的成功率。微转印方法的出现也有助于提高异质材料的利用率并缩短混合集成器件的制造周期。本报告介绍使用BCB粘结键合技术和微转印方法实现1550 nm Ge-on-SOI型高速高响应度光电探测器；以及使用Su-8低温粘结键合技术实现1550 /1064 nm III-V-on-SiNX/SiO2 型高速光电探测器。两型探测器工作速率均可达40 Gbit/s。

  • 集成生物光电子技术与应用

    陈昌   上海微技术工研院

    陈昌博士，比利时荷语鲁汶大学博士，上海微技术工业研究院研究员，负责BTIT一级事业部，同时兼任中科院微系统所特聘研究员，上海大学联聘博导，上海实验医学研究院副院长，科技部/科学院/中国科协/上海市科委专家。曾在比利时imec学习和工作十多年，也曾是荷语鲁汶大学的客座研究员和斯坦福大学的访问学者。长期致力于生物技术和信息技术交叉融合（BTIT）的前沿研究和产业化，发表学术期刊、书籍和会议论文近百篇，授权和受理专利120多项；曾主持或参与了十几项政府项目和产业合作项目，涵盖从高通量单分子测序到无创体液分析等等不同尺度和维度的芯片技术，为产业界合作方创造了巨大的经济价值。目前正在基于工研院的8英寸研发中试线建设BTIT的产学研平台。

    报告摘要：
    向生命科学和健康医疗进军是半导体信息产业近十年来新兴而又必然的重要发展趋势之一。随着人们在生命科学领域的不断探索，以及对个人健康、医疗的需求的指数级增长，面向这些新兴应用的芯片技术的发展日新月异。本报告将向大家介绍在生物与信息技术的交叉领域（BTIT），芯片技术除了传统的运算和存储的功能之外，是如何以集成生物光电子为学科基础，通过传感、成像和操控等新兴的方式，成为前沿技术的新热点以及产业化的新发展方向。

  • 基于正交偏振的固态光子集成激光雷达

    岳洋   南开大学

    岳洋，南开大学教授、博导，致力于智能光子学，光通信、光探测、光成像和显示技术，集成光子学，光纤和自由空间光学等领域的基础及应用研究。已发表论文200余篇（包括Science杂志），其中特邀论文10余篇，申请及授权专利50余项，编著英文书4部，英文书章节１章，获邀报告100余次，文章引用8,000余次。现任IEEE Access副主编，Sensors等3个学术期刊编委，特刊客座编辑8次，国际学术会议委员会成员50余次，60余学术期刊审稿人。

    报告摘要：
    在固态光子集成激光雷达中，所有的基本组件都建立在一个硅光子芯片上。通过波长调谐实现激光雷达波束控制是一种比较理想的方法。由于材料和波导色散的限制，通常需要较大的波长调谐范围来产生较理想的波束转向角。在绝缘硅（SOI）波导中，横电模的有效折射率和横磁模有所不同，我们可以设计一种新的器件，由两个优化的光栅耦合器组成，产生两个正交的偏振态。从两个光栅耦合器衍射出的两束正交的光可以无缝合并。结合这两束正交偏振输出光束，可以很显著的提高波束转向角，并降低所需的波长调谐范围，也可以用在基于SOI波导的固态光子集成激光雷达中。

  • 光子脉冲神经网络：理论、器件与算法

    项水英   西安电子科技大学

    项水英，女，西安电子科技大学综合业务网理论及关键技术国家重点实验室教授，博士生导师，国家优秀青年基金获得者。多年来一直致力于光类脑计算与脉冲神经网络研究。曾先后主持国家自然科学基金面上项目2项、科技委前沿探索项目，参与国家重点研发计划等课题。入选首届国家博士后创新人才支持计划（合作导师：郝跃院士），获2020年国家优秀青年科学基金资助。获得教育部自然科学奖二等奖。以第一/通信作者在国内外学术刊物上发表论文60余篇。培养指导20余名硕士研究生、5名博士研究生等。

    报告摘要：
    光类脑计算具有超快速、超低功耗等优势，与冯诺依曼体系架构相比，具有颠覆性创新,是光电子学、脑科学、人工智能等多学科交叉前沿，在国际上属于起步探索阶段。目前国际上光神经网络主要考虑第一代和第二代神经网络的光学实现。脉冲神经网络被认为是第三代人工神经网络，更具生物可解释性。围绕光脉冲神经网络，提出了脉冲神经元和突触的光学实现机制及新器件、建立了光脉冲神经元网络一体化理论模型，设计实现了光脉冲神经网络无监督/监督学习算法，实现了脉冲序列识别、模式识别/分类等任务,为研制光脉冲神经网络集成芯片奠定基础。

  • 光子脉冲神经网络：理论、器件与算法

    欧欣   中国科学院上海微系统与信息技术研究所

    研究员（二级），博士生导师，面向5G声、光、电核心芯片对异质集成材料的重要需求，成功制备出多种硅基化合物、硅基宽禁带半导体及功能薄膜，先后发表SCI论文94篇，其中第一/通讯作者在Nature Com.、PRL、Adv. Mater.、Nanoletters、IEDM等期刊和国际顶会发表论文60余篇，申请专利130余件，已授权50余件。先后入选国家科技创新领军人才、国家优秀青年科学基金获得者、中科院高层次人才（终期优秀）、中科院特聘骨干研究员、上海市优秀学术带头人、中科院卢嘉锡国际创新团队带头人。获得北京市科学技术进步一等奖(2019)、中国光学十大进展（2019）、中国产学研合作创新奖(2020)、国际离子束材料改性杰出贡献奖-“IBMM Prize”（2016）、德国亥姆霍兹HZDR国家研究中心-年度研究奖（2011）、国际离子注入技术大会“青年科学家奖”（2010）等荣誉。

    报告摘要：
    异质集成技术可以充分利用不同功能材料特殊的能带结构和物理性能，一方面可以制造频谱更宽阔、功能更丰富、性能更优异的光电器件，另一方面可以实现分立器件的单芯片集成，推动电子系统向小型化、集成化方向发展。本报告将介绍硅基异质集成XOI技术在光子学器件中的应用，如铌酸锂薄膜（LNOI）和碳化硅薄膜（SiCOI）的制备技术与光子器件。重点介绍新型SiCOI上的光子学微腔在非线性光子学和量子光学上的应用优势以及高Q值SiCOI平台的最新进展。通过建立异质材料制备技术体系，异质集成技术将为下一代光子、电子、声子、以及量子器件的多功能、单芯片集成提供关键的材料平台。

  • 面向模拟链路的硅基光电子器件与系统研究

    余辉   浙江大学之江实验室

    余辉，男，之江实验室研究专家。主要研究领域包括硅基光电子学、微纳光子器件、集成微波光子学等。近五年负责和参与多项国家重点研发计划、国防科技创新特区、装发预研等国家项目、以及华为、中电、航天科工等企业合作项目研究。在国际著名期刊和顶级会议上发表学术论文百余篇，近年来获得浙江省杰出青年基金资助并入选浙江省151人才工程第三层次。

    报告摘要：
    随着硅光技术的进步，其应用范围逐步从光通信/光互连扩展至各类模拟光子链路及系统，并在宽带无线接入、相控阵雷达等重要领域存在广泛应用。由于传统硅光器件一般针对数字通信系统设计和优化，因此一些核心器件的关键性能指标无法满足模拟光链路传输和信号处理的要求。本项工作针对微波光子系统对硅光器件的性能需求，突破硅材料特性瓶颈，开展从核心器件研制到系统样机集成方面的研究。主要内容包括：高线性调制器、高集成单边带调制器、高饱和探测器、以及光控二维相控阵接收雷达样机集成等。

  • 用于大规模集成光链路的硅基光电子技术

    彭博   曦智科技

    博士毕业于美国圣路易斯华盛顿大学杨兰课题组。长期从事集成光学，光学微腔领域的研究。而后在IBM沃森研究中心 Yuri Vlasov 研究组从事全球第一代量产硅基光电子技术的研究与开发。并于其后加入GlobalFoundries的CTO办公室主导90纳米和45纳米单片集成硅光工艺平台的研究与开发工作。目前在波士顿曦智科技有限公司领导大规模硅光计算芯片项目的工程研发。从事科学与技术研究工作期间，多项代表作发表于《Science》、《Nature Physics》、《Nature Photonics》、《PNAS》、《Nature Communications》等国际知名学术期刊，并取得超过10项在美相关领域的技术专利。

    报告摘要：
    伴随着在包括数字通讯、传感器、光计算、量子光学等应用端的需求， 硅基光电子技术经历了快速发展。凭借其在 CMOS foundry 的技术落地，规模化的量产集成光子芯片已经成为技术发展的核心。尤其在新兴的光计算领域，硅基光子芯片已经展露其在功耗，带宽等性能方面相较于数字芯片的巨大优势。然而，在大规模集成和量产化的过程中，还有许多技术指标亟待优化，许多特殊的生产工艺需要定制，设计和验证的相关标准也亟待建立。这里我们围绕用于大规模光计算应用的量产硅基光子技术的几个核心包括器件和网络、集成和封装，就当前技术发展到的阶段和面对的挑战，做一个归纳性的探讨。

  • Integrated Photonics for Healthcare and 3D Depth Sensing

    Dr. Sarp Kerman   上海微技术工研院

    Sarp Kerman 博士，2017年毕业于比利时鲁汶大学物理学专业，曾获德国耶拿大学和英国帝国理工学院光子学硕士，土耳其比尔肯大学应用物理学学士。2016年至2018年他在比利时IMEC从事片上实验室器件和固态光学相控阵在光束整形和激光雷达上的研究。2018年11月，他加入德国芯片公司Sicoya，负责新一代光子收发器的设计。现在他在上海微技术工业研究院BTIT部门担任PIC团队的技术总监。Sarp Kerman博士至今已在《Nature Communications》、《ACS Photonics》、《Nanoscale》、《Nano Letters》等期刊上发表了20多篇会议和SCI学术论文。他的主要专业兴趣在固态激光雷达、光子片上实验室以及光子数据收发器这些领域。

    报告摘要：
    The adoption of integrated photonics has paved new opportunities in numerous technologies from communication to sensing. Si photonics has been matured and industrialized over the last decades, mainly for datacom and telecom products, in order to increase the bandwidth and the communication speed while keeping the energy consumption low. Apart from communication industry, sensing applications are becoming the new focus for the miniaturization of bulky mechanical and expensive optical systems. SiN, as a CMOS compatible material with relatively high refractive index transparent at the visible range of the spectrum, has broadened the sensing capabilities of photonics chips to healthcare applications. In this talk, we present the research activities in the PIC Design team in BTIT, SITRI. We strive on using SiN based integrated photonics for sensing from molecules to cars. The scope of our design covers applications such as fluorescent detection, label-free detection, flow cytometry, and solid-state Lidar for self-driving cars.

  • 氮化硅微腔光频梳器件关键技术

    朱振东   中国计量科学研究院

    朱振东，男，博士，中国计量科学研究院副研究员。长期从事微腔光学频率梳的、超高分辨微纳米结构的加工工艺、纳米光电子器件性能等研究，包括光梳器件、光栅、二元光学器件、硅光器件、表面等离激元器件等，致力于新原理、新方法、新技术及国家标准化的形成等研究。已发发表学术论文20余篇，包括Light、Nano Research、 Small等、专著1本。第一发明人获得授权专利200余项，其中美国70余项，日本50余项，中国及台湾地区100余项。获中国仪器仪表学会科学技术奖二等奖1项、全国优博、清华大学优博等。担任全国半导体设备和材料标准化技术委员会委员及部分光学类SCI期刊的审稿人等。

    报告摘要：
    氮化硅微腔光梳可实现小型化、全集成的片上宽谱锁模飞秒光源，在精密光谱、激光雷达、大容量光通信等领域有着至关重要的作用。受制于泵浦过程的热效应影响，需繁杂的测控系统，使得实现稳定、可靠输出的克尔光频梳，是一项巨大挑战。在本报告中，针对氮化硅光学薄膜材料，我们发展了大马士革工艺技术，通过平衡应力、膜厚与化学计量比之间的矛盾，解决了制约微腔光频梳器件的核心问题；通过自主开发高温封装胶和封装工艺，实现低损耗耦合封装和低功率泵浦，实现高Q值微腔、高稳定性、宽光谱光频梳的产生，为我国片上光频梳和精密测量等提供必要的技术支撑。

  • 新型硅基光电子材料及器件

    丛慧   中国科学院半导体研究所

    本人于2017年中国科学院半导体研究所获得博士学位，师从王启明院士，主要研究内容为硅基锗锡合金材料及光电器件。2017年-2020年于中国科学院物理研究所张建军研究员团队做博士后研究，主要研究内容为新型硅基非线性光学材料及器件。2021年入职中国科学院半导体研究所。

    报告摘要：
    硅基光电子学自诞生之日就受到人们的广泛关注，近年来随着半导体制造工艺水平的不断提高，该领域的应用范围也在不断的扩大。本报告将主要围绕硅基无源非线性光学器件、硅基宽光谱探测及成像技术两个方面展开。前者主要利用非线性光学基本原理，依托高性能新型硅基材料实现对红外入射光进行波长转换。后者主要通过引入兼容性材料体系，实现波长响应范围覆盖紫外到短波红外波段，并实现硅基红外成像阵列。

  • On-chip Silicon Photonic FMCW LiDAR

    孙杰   北京摩尔芯光科技有限公司

    孙杰博士2005年及2007年于北京清华大学电子工程系取得本科及硕士学位，2013年于美国麻省理工学院(MIT)电子工程和计算机科学系(EECS)取得博士学位，并获得Dimitri N. Chorafas博士论文奖。就读博士期间，孙杰博士完成了世界上第一个大规模集成的硅光光学相控阵(OPA)芯片，亦即当时世界上集成规模最大的硅光芯片，被Nature誉为“大规模光子集成时代到来的重要标志”。孙杰博士随后加入美国英特尔公司的硅光芯片部门，期间完成了当时(2018年)世界上调制速率最高的硅光微环调制器，实现了128Gbps的调制速率。孙杰博士于2019年创立北京摩尔芯光科技有限公司，致力于利用硅光技术实现芯片化的全固态激光雷达。

    报告摘要：
    调频连续波（FMCW）激光雷达具有探测灵敏度高、易于集成、人眼安全、具备测速能力、抗干扰等优点，被业界认为是下一代激光雷达的发展方向之一。与传统的基于飞行时间(ToF)的脉冲激光雷达相比，FMCW激光雷达所需的较为复杂的光学结构，成为其进一步产业化的瓶颈。而硅基光子芯片，作为一个将复杂光学结构大规模芯片化集成的平台性技术，是FMCW激光雷达芯片化的重要路径。尤其是近年随着数据通信带动的硅光产业链的成熟，包括芯片设计、晶圆代工、模组封装等，为硅光FMCW激光雷达的大规模量产创造了历史性的机遇；而激光雷达作为一个消费级的应用，也将成为继光通信之后硅光技术的另一个爆发点，将进一步促进整个硅光产业的发展。本报告将介绍摩尔芯光在硅光FMCW激光雷达方面的研发进展，包括硅光FMCW芯片及其与全固态光束扫描（如OPA）的单片集成。

  • Photonic integrated circuit based optical sensors

    王正   微电子研究中心

    Dr. Zheng Wang received his B.S. degree in 2012 from Tsinghua University (China) and his Ph.D. degree in 2017 from The University of Texas at Austin (USA). His Ph.D. dissertation focuses on the sensing and computing applications of photonic integrated circuits(PICs). In 2018, he joined imec as the R&D Project Leader. His current research focuses on graphene-enhanced PICs, especially developing the process and explore the applications in optical interconnects and on-chip nonlinear optics. He has 39 publications in peer-reviewed journals and conference proceedings with more than 400 times citation.

    报告摘要：
    In the past two decades, tremendous photonic integrated circuits (PICs) have been demonstrated to offer integrated solutions to a large variety of applications such as optical interconnects, RF signal generation/processing, optical phased-array, sensing, and optical computing. Thanks to the matured supply chain of the semiconductor industry, COMS-compatible platforms offer a solution to the mass-production of PICs at a low cost. In this talk, I will introduce our work about implementing PICs for optical sensors.

  • 高速CMOS图像传感器中的像素器件设计

    冯鹏   中国科学院半导体研究所

    冯鹏，男，博士，中国科学院半导体研究所副研究员，中国科学院大学微电子学院岗位教师，硕士生导师。2006年毕业于四川大学微电子系获理学学士学位，2011年毕业于中国科学院半导体研究所获工学博士学位，2011年起在中国科学院半导体研究所半导体超晶格国家重点实验室工作。主要从事无源无线传感芯片、高可靠高速图像处理芯片和超高速CMOS图像传感器等研究工作。在国内外学术期刊和国际会议发表论文40余篇，申请或取得发明专利16项。

    报告摘要：
    高速CMOS图像传感器可用于研究分析科学和工程领域的超高速现象，已成为图像传感器的一个重要发展方向。由于高速CMOS图像传感器曝光时间较短，在像素单元中需采用大尺寸光电二极管以达到较高灵敏度，这将一方面导致光生电荷的最大传输距离增加，另一方面导致远离电荷传输管的光电二极管区域中电势变化较小，难以满足光生电荷高速传输的要求。我们设计并仿真验证了一种具有三角形梯度掺杂且浮置扩散区域中置的超快电荷转移大尺寸掩埋型光电二极管（PPD）像素器件。仿真结果表明，在光生电荷转移效率为99.9%时，转移时间为1.9ns，反弹电荷小于1个电子。

  • 用于大规模矩阵计算的硅基光电子芯片系统

    许鹏飞   北京大学

    许鹏飞，北京大学博士后，主要从事硅基光电子通信芯片、硅基无源器件系统、硅基光电计算等研究。


    报告摘要：
    在微电子计算芯片领域，随着摩尔定律面临失效，一方面，微处理器的单处理器性能趋于饱和，微电子处理器的时钟频率和单线程性能提升缓慢，微电子处理器的性能提升主要依靠多核并行计算等特殊架构。另一方面，近年来硅基晶体管的切换能耗也开始脱离预期的发展趋势，很难跨越~10-18J的能效水平，难以进一步逾越。硅基光电计算是硅基光电子学、数学、算法、计算机硬件系统等深度交融的新型交叉学科，具有突破现有硅基集成电子芯片瓶颈的巨大潜力。大规模、通用化的矩阵计算芯片系统，是现阶段的光电研究热门。