隨著生成式 AI 與大型語言模型的快速擴張，資料中心與伺服器對運算效率的需求直線攀升。面對傳統電子半導體在能耗與傳輸速度上逐漸浮現的瓶頸，以「光」取代「電」的「光運算」成為科技界備受矚目的新解方。
為此，韓國首爾大學與首爾市立大學研究團隊共同開發出一款可程式化光子積體電路，能依需求動態調整光在晶片中的傳播速度。這項成果不僅打破了光訊號只能「固定前進」的限制，更有望在單一晶片內提供延遲、同步與緩衝等多項功能，大幅減少 AI 伺服器對多種獨立元件的依賴。本研究已正式發表於國際頂尖期刊《Advanced Science》。
光雖然傳輸速度極快，卻難以像電子訊號那樣被暫時延遲或儲存，而這正是光運算要實現「緩衝」與「記憶」功能的關鍵痛點。
研究團隊以「耦合共振器誘發透明（CRIT）效應」為基礎，重新設計了光子電路。團隊將原本製作後就難以更動的固定式結構，改造成可靈活調整的架構：他們將「亮模」與「暗模」視為單一可控制的自由度，並導入了兩個可調式迴路耦合器。
▲ 圖為可程式化 CRIT 光子積體電路結構，說明如何透過調整光學共振器之間的耦合，來自由控制光的流動。
團隊透過理論分析與數值模擬證明，這種創新設計能在系統運作中，即時且動態地調整通帶頻寬、訊號形狀、延遲時間與傳輸效率，甚至能在不必額外加入專用元件的情況下，改變光脈衝速度並進行頻率轉換。
此外，研究更透過三維（3D）電磁模擬，檢驗其在「氮化矽」（Silicon Nitride）光子積體電路平台上的可行性。在納入材料損耗、共振器品質差異、背向散射、耦合波動、相位誤差與熱串擾等實際製程中的干擾因素後，結果顯示該結構在嚴苛的現實條件下依然能維持穩定運作。
研究團隊強調，這項技術若進一步邁向商用化，未來單一晶片即可同時整合訊號同步、可調延遲線、光緩衝器與頻率轉換等多種功能。這將使光通訊設備與感測系統更小型化、成本更低，並直接幫助資料中心與 AI 伺服器降低能耗、提升整體運算效率。
團隊表示，下一步將朝向大型可程式化光子積體電路、矽光子與光子 AI 技術領域擴展，並積極推進實際元件的製作與實驗驗證。
（首圖為可程式化 CRIT 光子積體電路概念圖，說明光脈衝在通過電路傳播時，其時間延遲與頻率特性所發生的變化，來源：Seoul National University College of Engineering）
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