低功耗7位混合挥发性/非挥发性环形谐振器调谐

可编程光子集成电路预计将在实现高带宽光互连以及支持人工智能和机器学习技术发展所需的大规模内存计算方面发挥越来越重要的作用。为此，基于硫系玻璃的非易失性相变材料因其零静态功耗而呈现有前景的解决方案。然而，高开关电压和少数量化的操作等级对PCM可编程单元的广泛采用构成了严重障碍。本文展示了使用硅微加热器在CMOS兼容电压低于3V条件下对Sb₂S₃包覆硅环形谐振器进行电编程。我们的器件在1550 nm附近展现出低开关能耗（非晶化35.33 nJ，结晶化0.48 mJ），具有高耐久性（超过2000次开关事件）和可逆相变。通过结合挥发性热光效应与非易失性PCM，我们展示了7位（127级）操作，具有优异的重复性和降低的功耗。我们的低电压低能耗演示，结合挥发性-非挥发性混合方法，标志着将基于PCM的可编程单元集成到大规模光互连中的重要一步。