竹中 充51Mitsuru TAKENAKA張 亜52Ya ZHANG革新的光位相制御を用いた深層学習アクセラレーター（2019採択）Deep learning accelerator using innovative optical phase control(Project 2019)半導体マイクロ/ナノ構造における熱輸送の超高速分光技術（2019採択）Ultrafast spectroscopy of heat transport in semiconductor micro/nano structures(Project 2019)47シリコン光回路を用いた光演算による深層学習アクセラレーターの実現に向けた研究を進めた．リング共振器をクロスバーアレイ状に配列した新たな光回路を提唱し，実際にシリコン光回路で試作することで，推論動作が可能であることを明らかにした．またチップ上で誤差逆伝播が可能であり，学習の高速化に活用できることを初めて実証した．提唱するシリコン光回路の性能を一層向上可能にするハイブリッドMOS光位相シフタの研究も進めた．量子井戸や高誘電率ゲート絶縁膜を用いることで効率の一層の改善が可能であることを明らかにした．また，極薄化合物半導体を用いることでリング共振器にハイブリッドMOS光位相シフタを集積することに成功するなど，リング共振器クロスバーアレイを用いた深層学習アクセラレーターの実現可能性を明らかにした．We have investigated a photonic computing based on a Si photonic circuit for a deep learning accelerator. We have proposed a new photonic circuit based on a microring crossbar array, and have demonstrated that infer-ence operation is possible using a prototype Si optical circuit. We have also demonstrated for the first time that on-chip backpropagation is possible, which can be used to speed up learning. We have also studied a hy-brid MOS optical phase shifter that can further improve the performance of the proposed silicon photonic circuits. It was shown that the efficiency can be further improved by using a quantum well and high-k gate dielectric. We have also suceesfully integrated a hybrid MOS optical phase shifter with a ring resonator by using an ultra-thin compound semiconductor. Thus, we have finally showed the feasibility of a deep learning accelerator using a microring crossbar array.分光学的な熱輸送の研究は，基礎熱学分野において今もなお挑戦的な課題である．本研究では，時間制御した二重パルスフェムト秒レーザーによる超高速加熱と超高感度MEMS温度センサを用い，半導体微細構造における熱輸送の超高速分光を実現した．超短光パルスを利用し，広帯域のフォノンを含む熱パケットを発生させた．更に，時間制御した二重光パルスによる超高速加熱を利用し，フォノンの干渉を観測し，それにより，動作速度が遅い熱センサを使用してもサブピコ秒オーダーの超高速フォノンのスペクトルを検出することが可能になった．さらに，独創的な超高感度MEMS熱センサを用いてGHz周波数帯のフォノン干渉による微小の温度変動を測定できた．The spectroscopic study of heat transport remains a challenging subject in the field of basic thermal physics. In this work, we have realized ultrafast phonon spectroscopy in the heat transport process of semiconductor micro/nano structures, by using double-pulse femtosecond laser heating and ultra-sensitive MEMS thermal sensing. The femtosecond laser pulses were used to generate heat packets containing broadband phonons. Furthermore, we utilized two light pulses to generated phonon pulses with a modulated time delay, which gives interference of coherent phonons. Then we detected the interference with a homemade MEMS thermal sensor. By using this method, we were able to measure the very small temperature fluctuations induced by the phonon interference in the GHz frequency band.
元のページ ../index.html#51