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成大半導體學院團隊研發新型光學仿生元件 為近感測發展闢新局
台灣是半導體王國，先進技術不斷發展，國立成功大學智慧半導體及永續製造學院教授李亞儒帶領的團隊，最新研發出一種基於全無機鈣鈦礦量子點的光學神經形態突觸元件，將感測、記憶與運算等功能高度整合，為鄰近感測計算技術的發展開闢新局，可應用在自駕車導航、智慧製造和醫療影像分析等高效彩色影像處理，為人工智慧應用開創新視角，成果刊登在國際頂尖期刊「先進科學（Advanced Science）」，受到注意。All-Inorganic Perovskite Quantum-Dot Optical Neuromorphic Synapses for Near-Sensor Colored Image Recognition
李亞儒表示，這項研發在國科會兩年計畫補助下，開花結果，不僅被頂尖期刊接受，也引起國內半導體產業關注，將與廠商合作，展開進一步的研究與測試。
李亞儒的專長在半導體光電元件、奈米製程技術等，團隊成員包括半導體學院博士後研究員姚詠祺、博士生李家榮、碩士生馮俊智與陳永濬等，對於能在李亞儒帶領下有好的研究成果產出，都相當振奮。
李亞儒指出，去年的諾貝爾物理學獎，頒給約翰·霍普菲爾德（John J. Hopfield）與傑弗里·辛頓（Geoffrey E. Hinton），表彰他們推動人工神經網路（ANN）的非凡成就，為現代機器學習奠定基石，機器愈來愈仿生，是未來發展的方向。
在影像辨識技術上也相同，李亞儒表示，希望機器能模仿人類以眼睛目視後，將影像輸往大腦辨識分析並儲存，目前已經有許多半導體記憶元件的製作方法，功效與耗能也不盡相同，有些是將不同的材質複合，但製程複雜而且成本高。
研究團隊設計的新型光學神經形態突觸元件，採用雙單元設計，模擬人類視覺系統中的突觸動態行為，並可根據不同波長的光刺激調整突觸權重，為視覺辨識技術帶來更加接近生物系統的突破。
團隊以「全無機鈣鈦礦量子點（CsPbBr3）」做為電阻式隨機存取記憶體（RRAM）中的主動層介電質，上下則分別使用銀金屬及透明導電層氧化銦錫做為電極，因為介電質的材料單一，製程相對簡單，並透過正負電極反轉，元件可多功能操控，因而有耗能少、效能高及成本低等多項優點。
新的元件以 28×28 的陣列，結合單層人工神經網路進行神經形態編碼，成功實現對紫外、藍色與綠色 MNIST 手寫數位辨識，分類準確率超過 90%，顯示這項新技術在複雜影像辨識任務中擁有卓越的表現力。
而目前市場上熱門的矽光子，是指資料傳輸由傳統的電訊號改為光子傳輸訊號，不但能大幅提升傳輸效果，也會大幅降低傳輸的能耗，進一步改善發熱問題，成大的新研發也能導入矽光子相關應用。
李亞儒表示，新研發利用紫外光進行光學編碼，並通過綠光抹除編碼狀態，實現即時檢測與感知功能。透過同步檢測光子能量（波長），讓這種非接觸式的光學編碼系統更加精準且高效。
維護單位: 新聞中心
更新日期: 2025-01-20
成大智慧半導體及永續製造學院教授李亞儒帶領的團隊，最新研發出一種基於全無機鈣鈦礦量子點的光學神經形態突觸元件，為鄰近感測計算技術的發展開闢新局，成果刊登在國際頂尖期刊「先進科學」上
成大教授李亞儒團隊研發出基於全無機鈣鈦礦量子點光學仿生神經形態突觸元件的結構，及其模擬人類視覺系統運作的示意圖
成大教授李亞儒團隊研發新型光學仿生神經形態突觸元件，在紫外光的照射下，發出綠色光
成大教授李亞儒團隊研發新型光學仿生神經形態突觸元件，團隊成員前排左起李亞儒、博後研究員姚詠祺、博士生李家榮，後排左起碩士生馮俊智與陳永濬
