數(shù)字信號處理中的大多數(shù)算法均可轉(zhuǎn)化為矩陣運算，光信號由于本征的并行和高帶寬特性，非常適合進(jìn)行矩陣運算。因此，為電學(xué)數(shù)字信號處理器嵌入光學(xué)運算內(nèi)核是非常有前景的高性能數(shù)字信號處理方案。自從美國Stanford大學(xué)的J. W. Goodman教授于1978年提出基于自由空間光學(xué)的光學(xué)矩陣處理器以來，光學(xué)矩陣運算獲得了長足的發(fā)展。不過，基于自由空間光學(xué)的光學(xué)矩陣處理器存在體積大、功耗高、擴(kuò)展性差、矩陣變化緩慢等不足，如何突破傳統(tǒng)光學(xué)矩陣處理器的瓶頸成為目前光計算領(lǐng)域的一大難題。以色列著名光計算公司Lenslet公司首席科學(xué)家S. Eisenbach在MILCOM2003的報告中預(yù)測，未來光學(xué)矩陣運算將是基于硅芯片的技術(shù)，并且最終將取代現(xiàn)有的電學(xué)處理器。

中科院半導(dǎo)體研究所的科研人員于2007年底開始從事利用自由空間光學(xué)實現(xiàn)光學(xué)矩陣運算的研究。研究人員結(jié)合自身技術(shù)優(yōu)勢和光學(xué)矩陣運算的原理，提出了國際首個硅基集成光學(xué)矩陣處理器的方案（中國發(fā)明專利號：ZL.200810116741.0），早于美國Sandia國家實驗室（美國發(fā)明專利號：US8027587B1）。從產(chǎn)生想法到突破關(guān)鍵技術(shù)，經(jīng)過四年刻苦攻關(guān)，研究人員于2011年10月實現(xiàn)了載流子注入型調(diào)制的硅基集成光學(xué)矩陣處理器，計算速度為8000萬次乘加運算/秒。

理論分析表明：隨著工作頻率和集成度的提高，未來硅基集成光學(xué)矩陣處理器的計算速度可達(dá)到1015~16乘加運算/秒，可比ADI公司的TigerSHARC處理器（1.92×1010MAC/s）快5個數(shù)量級。

該研究工作近日發(fā)表在著名光學(xué)期刊Optics Express（20 （2012） 13560-13566）上，獲得了國際同行的高度評價。國際光計算的先驅(qū)J. W. Goodman教授評論說：“利用波分復(fù)用和波長選擇性單元的確可以簡化系統(tǒng)，并且所有單元都可集成到一個芯片上，是一個巨大的向前飛躍。”