2026年7月8日——首尔大学工学院宣布，由首尔大学电气与计算机工程系朴南奎（Namkyoo Park）教授和柳宣圭（Sunkyu Yu）教授领导，与首尔市立大学电气与计算机工程学院朴仙姬（Xianji Piao）教授合作组成的联合研究团队，成功研发出一种可按需减慢光速的光子集成电路。

随着生成式人工智能和大规模AI模型的快速发展，计算需求激增，暴露出传统电子半导体的局限性，包括高功耗和数据传输速度受限。因此，对能够实现低功耗、超快处理的光学计算技术的需求日益增长。然而，由于光以固定速度传播的固有特性，实现光学计算所必需的缓冲和存储功能从根本上来说仍具挑战性。

为解决这一问题，该联合研究团队设计了一种方法，利用可编程光子集成电路自由控制光信号的速度和形状。通过这种方法，该团队展示了比以往任何方法都更高自由度的“慢光”控制能力。

该研究于6月30日发表在著名国际期刊《Advanced Science》上。

光子集成电路正成为能够利用光快速高效处理信息的新一代技术。特别是在数据中心以及光通信和计算系统中，不仅快速传输光信号，而且同步信号到达时间并在需要时延迟信号，正变得越来越重要。

为了实现此类功能，基于耦合谐振器诱导透明（CRIT）*的结构（利用多个光学谐振器*之间的干涉）已被研究。CRIT是一种光学现象，可选择性地透射特定频率范围内的光，同时减慢光信号的传播速度。
* 耦合谐振器诱导透明（CRIT）：一种通过多个谐振器之间的干涉，选择性地透射和延迟特定频率范围内光的光学现象。
* 光学谐振器：一种将特定频率的光限制或循环一定时间的光子器件；用于信号延迟、滤波和调制。

然而，传统的CRIT结构一旦制造完成，其运行特性通常是固定的，这使得很难针对不同功能重新配置。例如，要实现更长的延迟或切换到不同的频率范围，就需要设计全新的光子器件。

这种灵活性的缺乏增加了光通信设备和数据中心系统的复杂性，导致引入新功能时成本更高、开发时间更长。在AI服务器和下一代数据中心等需要实时处理海量数据的环境中，这一局限性一直是光计算技术发展的主要障碍。

为了克服这些限制，研究团队提出了一种新方法，将CRIT系统内的两种光学状态——亮模和暗模——视为一个统一的自由度，并引入了两个可控环耦合器。这使得开发一种可编程光子集成电路的新设计原理成为可能，允许原本在制造后固定的谐振器结构按需重新配置。

该团队证明，利用新提出的CRIT结构，光流可以按需延迟和控制，并表明亮模和暗模之间的干涉可以被视为一个统一的设计参数。这显著提高了此前受固定配置限制的光子谐振器电路的设计灵活性。

特别是，通过采用两个环耦合器，研究人员从理论上证明，可以控制通带的带宽和形状，以及通过电路传播的信号的延迟和传输特性。这意味着，不仅在单个谐振器内部，而且在整个多谐振器系统中，光信号的传播速度和传输特性都可以自由重新配置。

此外，该团队通过数值模拟证明，在电路运行期间，光脉冲*的传播速度可以实时动态调整。因此，他们确认，在保持信号处理性能的同时，可以自由控制光信号的延迟时间，并且无需额外专用组件即可实现光的频率转换。
* 光脉冲：一种短促的光爆发，用作光通信和计算系统中传输信息的基本单位。

研究人员还通过三维电磁模拟验证，所提出的CRIT器件可以在氮化硅（Si₃N₄）光子集成电路平台*上实现。此外，他们分析了制造和运行过程中可能出现的各种实际因素——包括材料损耗、谐振器质量变化、反向散射、耦合波动、环耦合器相位误差和热串扰*——并确认所提出的结构能够在现实光子电路环境中可靠运行。
* 氮化硅（Si₃N₄）光子集成电路：一种低损耗、高稳定性的波导平台，广泛用于光信号处理和集成光子器件。
* 热串扰：电路中一部分产生的热量影响邻近组件的现象，可能改变器件性能。

这项研究提出了一种新型可编程光子集成电路平台，能够实时控制光信号的时间与频谱特性，克服了传统固定光学延迟结构的局限性。它展示了将下一代光互连所需的关键功能——如信号同步、可变延迟线、光学缓冲和频率转换——集成在单一光子电路架构中的可能性。

此外，所提出的设计方法可以超越CRIT系统，扩展到广泛的基于谐振器的光子电路，这表明它可能成为下一代光信号处理的基础技术，实现对光传播的灵活设计和控制。

如果商业化，本研究开发的可编程光子集成电路有望使单个光芯片能够执行多种功能——例如控制信号速度和切换功能——类似于软件定义系统。这可以显著降低数据中心和AI服务器的功耗，同时提高数据处理效率。

此外，将多种信号处理功能集成到单个芯片中，有助于光通信设备和传感器系统的小型化和成本降低。从长远来看，该技术有望成为自动驾驶、下一代通信和量子技术等需要超快信息处理行业的关键赋能平台。

该研究的共同通讯作者、首尔大学的朴南奎教授表示：“这项研究的意义在于提出了一种新的设计原理，允许光子集成电路内部的光流按需重新配置，大大增强了设计灵活性。我们计划将这项技术扩展到基于硅光子和光子AI技术的大规模可编程光子集成电路。”

共同第一作者、领导理论框架和数值分析的首尔大学朴升均（Seungkyun Park）博士和博士生蔡范准（Beomjoon Chae）补充说：“通过这项研究，我们认识到从不同角度重新解读传统光子谐振器物理，可以作为发现光子集成电路新功能的起点。我们计划进一步推进这项研究，以实现实际器件制造和实验验证。”

朴升均博士目前隶属于韩国科学技术院（KAIST）的InnoCORE PICORE中心，并在首尔大学光子系统实验室从事光子AI和量子光学研究。博士生蔡范准在首尔大学智能波动系统实验室从事可编程光子集成电路研究。

与此同时，这项研究得到了韩国科学技术信息通信部通过创新研究中心（IRC）项目、基础研究实验室（BRL）项目以及青年研究员项目的支持。朴升均博士还参与了InnoCORE项目（PICORE中心）支持的研究。