【白皮書】Nokia Bell Labs 如何用 PIC Studio 加速全光迴圈神經網路設計

在開發光子神經網路時，是否曾面臨複雜時間序列模式無法準確辨識、設計流程耗時且難以驗證的挑戰？傳統光子神經網路（PNN）在處理需時間記憶的任務上，常受限於架構與性能瓶頸，難以滿足高速訊號處理的需求。

Nokia Bell Labs 團隊選擇 Latitude Design Systems 的 PIC Studio 作為設計平台，成功打造出全光迴圈神經網路（ORNN），並在模式識別與能源效率上大幅超越傳統方案，為全光訊號處理開啟新局。

為什麼選擇 PIC Studio 完成 ORNN 設計？

🔷 精確佈局與複雜光路實現

透過 PhotoCAD 高精度設計定向耦合器與迴圈移相器，輕鬆應對多層次光路連接需求。

🔷 自動化設計一致性

利用 Advanced SDL 功能，確保幾何與佈局的一致性，並自動生成設計腳本，縮短開發時程。

🔷 模擬與驗證一體化

藉由 pSim Plus，在同一平台完成 ORNN 與傳統 PNN 的性能對比，提供即時數據支援設計優化。

實測成果

✔️ 成功完成七位元模式檢測，而傳統四延遲 PNN 無法達成同一任務。

✔️ 插入損耗測得 15.221 dB（13 dBm 發射端、CH4 接收端 -2.221 dBm），雖存在一定損耗，但功能增強使結果可接受。

✔️ 性能對比圖顯示 ORNN 在模式識別與能源效率方面的優勢極為明顯。

技術價值

ORNN 架構透過全光處理取代高功耗數位訊號處理，不僅突破了時間模式處理的限制，也提升晶片面積利用率。PIC Studio 的整合設計與模擬環境，讓複雜設計的反覆驗證更有效率，協助研發團隊將創新構想快速落地。

推動全光訊號處理與光子計算的新引擎

Nokia Bell Labs 與 PIC Studio 的結合，不只是一次設計優化，更是一條推動光子計算技術持續進步的道路。從精確佈局到系統級模擬，從架構創新到能源效率提升，ORNN 展現了全光訊號處理的無限可能。

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