光子元件是傳輸大量資訊的理想選擇，但開發光子整合晶片的流程緩慢且昂貴，阻礙其拓展應用。如果光子晶片能具有可重複程式化(Reprogrammable)的特性，允許使用者透過修改程式來改變其特性，便能滿足不同應用需求，將可大幅降低光子晶片的開發成本、縮短上市時間和改善這些晶片應用的永續性。本文將介紹相關技術最近取得的突破，以及未來可程式化光子技術的發展方向。 要實現可重複程式化的光子晶片，需要大量的高效光電致動器來開關、分離和過濾這些經過致動器的光學訊號。透過引進微機電(MEMS)與基於液晶技術的解決方案，研究人員目前正在開發用來實現大型可重組光子積體電路(PIC)的低功耗組件。這些多功能的光子晶片可望能加速橫跨多元產業的各式應用，包含生物感測、醫療科技及資訊處理。 以可程式特性突破光子創新瓶頸 過去五十年來，我們已經見證了一場電子技術的真實革命。電子元件正在驅動社會的許多基本活動。光子科技現在也在快速成長，正在經歷類似的蓬勃發展。在驅動當前的通訊網路和資料中心方面，新興的光子晶片變得越來越重要。與此同時，這些元件的複雜度也在攀升。單顆光子晶片目前能整合多達數萬甚至是數十萬個零組件。 儘管如此，光子晶片的應用彈性，仍無法與電子晶片相比。市面上有許多電子晶片具有可重複程式化的特性，應用開發者只需要購買現成產品，再依據不同應用所需要的功能對程式進行重新設計即可，不一定需要自行針對特定應用需求重新設計晶片。但目前大多數的光子晶片仍是為特殊應用專門設計。為了讓某一特定功能達到最佳性能，在設計階段就會決定光子晶片上用來定義光線路徑的電路，並完全按設計來製造，沒有重設電路配置的彈性。這使得光子晶片幾乎無法為不同的用途來重複利用，所有新的應用都需要新的晶片設計。 一顆光子晶片的設計、製造和測試週期不僅緩慢，也很昂貴。從開始晶片製造到取得成果，動輒就要耗上12個月。加上光子元件生態系成熟度不如電子元件，所以製出的晶片不一能定如預期運作，尤其是當設計複雜度很高的時候，這類光子晶片最初的幾個設計版本，往往會出現這種問題。 讓光子電路具有一定的程式控制彈性，是打破這種僵局和降低研發門檻的一種可行解決辦法。再次以電子元件為例，像現場可編程邏輯閘陣列(FPGA)等多功能可程式電子元件，一直都是驅動電子創新的關鍵推手。光子元件也需要採用類似操作模式的晶片：購買通用的現成晶片，然後為應用所需的光學功能來設定晶片。這種可程式光子晶片可能可以縮短一款新型光子元件產品的原型設計時程，從數年減至數月，甚至是數周。這將使光子晶片的應用範疇大幅擴張。 比利時根特大學、比利時微電子研究中心(imec)和其他機構，都在積極促成合作計畫來催生這類通用型可程式光子晶片。這些晶片和特殊應用型晶片相似，必須面對各自特有的全新挑戰。 為了讓晶片上的光學路徑可以被使用者自行設定，這種光子晶片必須結合數十萬個由可電控移相器(Phase...

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