Microwave diffractive neural network chips for sensing and computing

Lei Chen

doi:10.1126/sciadv.aeg8394

Microwave diffractive neural network chips for sensing and computing

2026-09-16

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AI

Tie Jun Cui (Tie Jun Cui) *

DOI：10.1126/sciadv.aeg8394

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电磁衍射神经网络（DNNs）可实现超低功耗、低延迟的人工智能（AI）推理，但光学实现受限于制造和可扩展性，而超表面微波系统仍显笨重。我们提出了一种基于GaAs半导体工艺的芯片级微波衍射神经网络（MDNN），通过集成级联耦合器和移相器，在毫米级尺寸内实现衍射网络。该MDNN芯片将传统MDNN的尺寸缩小了四个数量级，计算延迟达2.05 ns，系统级能效为0.83 TOPS/W。我们通过三个功能原型验证其通用性：MNIST手写数字识别、多用户干扰抑制以及无人机实时障碍物感知。这些实验的准确率超过86%，验证了MDNN芯片在微波频段直接执行数字图像处理和现场电磁信息处理的能力。我们希望该芯片架构能为电磁DNN的高度集成设计开辟新途径。

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