X-pSRAM：一种集成 XOR 逻辑的光子 SRAM 用于超快存储计算
系统与控制
2025-07-01 v1 系统与控制
摘要
传统 von Neumann 架构因在内存与处理单元之间持续的数据传输而面临根本性瓶颈，随着技术扩张，电气互连延迟日益显著，限制了现代数据密集型应用的性能和能效。相比之下，基于光子的存储计算以光的优势实现超快数据传播，无需长度相关的阻抗，从而显著降低计算延迟和能耗。本文提出一种新型差分光子静态随机访问存储器（pSRAM）比特单元，实现电光数据存储并支持超快内存内布尔 XOR 计算。通过采用交叉耦合微环共振器和差分光电二极管，XOR 增强型 pSRAM（X-pSRAM）比特单元在光学域实现至少 10 GHz 的读、写和计算操作。此外，波长分复用（WDM）支持 n 位 XOR 单次计算，实现大规模并行处理和增强的计算效率。基于 GlobalFoundries 45SPCLO 节点验证，X-pSRAM 实现 XOR 计算的比特能耗为 13.2 fJ，为面向密码学、超高维计算和神经网络的下一代光子计算提供了显著性的进展。
引用
@article{arxiv.2506.22707,
title = {X-pSRAM: A Photonic SRAM with Embedded XOR Logic for Ultra-Fast In-Memory Computing},
author = {Md Abdullah-Al Kaiser and Sugeet Sunder and Ajey P. Jacob and Akhilesh R. Jaiswal},
journal= {arXiv preprint arXiv:2506.22707},
year = {2025}
}
备注
8 pages, 6 figures, 1 table