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㈠ 國內首條光子芯片生產線正式量產

最近，由中國科學院上海微系統與信息技術研究所和中國電子科技集團公司等單位聯合研發的光子芯片生產線已經正式量產。這是中國在光子芯片領域研究和發展的重要里程碑！

光子芯片能滿足通信、數據中心、激光雷達、微波光子、醫療檢測等領域的市場需求，將填補我國在光量子芯片晶圓代工領域的空白，有望加速國產光子芯片替代的規?；M程。

㈡ 中國芯片產業走過艱難的發展歷程

回首中國芯片產業，主要有四個階段：

第一個階段是1965-1978的自主研發階段。

第二階段是1978-1990的引進提高階段。

第三階段是1990-1999重點發展和建設階段。

第四階段是2000年-現在的高速發展時期。

經過幾十年的發展，中國芯片產業主要負責產業鏈下游的封測環節，而處于產業鏈上游的設計、制造環節主要集中在韓國、日本、美國等其他國家或地區。 盡管華為海思自主研發設計的麒麟9000高端芯片，代表了世界最先進的芯片水平。但是，芯片的關鍵核心技術、關鍵設備和材料長期處于受制于人的局面。如EDA 工具、晶圓和光刻機等都被發達國家壟斷進口。以致2018年美國決定制裁華為后，華為作為全球5G技術的領跑者，卻因為臺積電拒絕代工5G芯片，至今無法出貨華為5G手機。

㈢ 深耕光子芯片技術突破, 尋求換道超車

1969年， 美國的貝爾實驗室最早提出光子芯片概念。2018年，上海交通大學金賢敏團隊成功研發出國內的首個光子計算芯片。華為在芯片供應渠道被切斷之后，就展開了對于光量子芯片的研發，目前已經成功研發出了光子芯片設計軟件，這也是全球最快的量子邏輯門軟件，助力產業朝著規?；l展。華為在芯片領域的研發從來就沒有放棄，華為主動入股微源光子及長光華芯。麒麟芯片預計將會在明年回歸，硅基芯片和光子芯片的雙管齊下。2019年5月27日，香港《南華早報》網站報道，中國科學院微電子研究所微電子設備與集成技術領域的專家殷華湘和他的團隊已經研發出3納米晶體管。

2020年7月，國家下達芯片動員令，要求在2025年實現國產芯片70％的自給率，且為此成立了“芯片大學”、巨資打造了“東方芯港”，且出臺了大量的優惠政策。其中，就包括針對光子芯片和傳統電子芯片兩個技術路線同時進行突破。2021年2月，清華團隊又曾發現了一種新的光源，可用于光子芯片的使用。2021年8月，中科院院士郭光燦帶領著科研團隊在光子芯片核心技術上成功地取得了重大突破。2022年，據《北大新聞網》介紹，王興軍教授團隊最新Nature文章報道，在光子集成芯片和微系統方面取得重大突破，這也是世界上首例報道了有集成微腔光梳驅動的新型硅基光電子片上集成系統。

中科院院士潘建偉在接受采訪的時候講到，隨著光子芯片技術的成功突破，中國將擺脫過去芯片被卡脖子的困境，并在未來引領全球半導體產業的發展。

㈣ 光子芯片的性能遠遠優于傳統的電子芯片

芯片與傳統的電子芯片最大的不同，就在于它是以光來做載體，用光代替電，利用微納加工工藝，在芯片上集成大量的光量子器件。相比電子芯片，這種芯片的集成度更高，精準度更強，也更加穩定，同時也具有更好的兼容性。

因為制作工藝的不同，光量子芯片不需要光刻機也能生產。這也意味著目前最先進的5納米、3納米芯片制程將不再是最頂尖的芯片技術，追求更小納米的芯片會完全失去意義。電子芯片的極限是0.1納米，也就是電子芯片制造設備光刻機的物理極限。

相較于電子芯片，光子芯片對結構的要求較低，一般是百納米級，因此降低了對先進工藝的依賴。這就意味著，我國目前14納米級的生產技術完全可以滿足光子芯片的生產需求。光子芯片預示著有更大的應用空間。

在性能方面，光子芯片的計算速度較電子芯片快約1000倍?？焖賯鬏敶罅啃畔⒌哪芰φf明，光學處理器非常適合處理驅動人工智能模型的大量計算。例如，人工智能光子芯片是一種光子計算架構與人工智能算法高度匹配的芯片設計，有潛力廣泛應用于自動駕駛、安防監控、語音識別、圖像識別、醫療診斷、游戲、虛擬現實、工業物聯網、企業級服務器和數據中心等關鍵人工智能領域。

同時，光子芯片功耗比電子芯片更低。相同情況下，光子芯片的耗電量是電子芯片的1/100。2020年國內數據中心年耗電量為2045億度，占全社會用電量的2.7%，而當年三峽電站的發電量為1118億度。也就是說，一年數據儲存消耗的電量接近于兩個三峽電站的發電量。僅電費就占據了整個數據中心運行總成本的60%—70%。如果用光子芯片替代電子芯片，僅數據儲存一個單項，一年可節省用電2000億度！

綜合以上的優勢，使得光子芯片被認為是未來大容量數據傳輸、人工智能加速計算等領域最具前景的解決方案之一，也為國內芯片產業“換道超車”提供了很好的機遇。

從電子芯片升級到光子芯片，是中國芯片換道超車的重大戰略機遇。

㈤ 芯片由電到光的轉換，是我國實現趕超的戰略機遇

在基礎理論方面，中國與美國基本處于同一水平。美國科學家于1960年發明了世界上第一臺紅寶石激光器。1961年，中國科學院長春光機所就研制出了中國第一臺紅寶石激光器。

在技術方面，中外各有優勢。比如，在光子集成技術研究方面，我國中科院西安光機所、中科院微電子所、中科院半導體所、上海微系統所和上海交大、清華大學、浙江大學、華中科技大學等都進行了長期研究。

在銷售市場方面，2021年全球售出1.15萬億顆芯片，銷售額達到創紀錄的5559億美元，同比增長26%。中國仍然是全球最大的芯片消費市場，銷售額同比增長27.1%，達到1925億美元。光子芯片發展的決定力量是市場，只有旺盛的市場需求，才能為光子芯片帶來巨大技術研發資金。而海量的投資，則是光子芯片技術發展的保障。

在產業鏈方面，中國擁有世界上最完善的產業鏈。一旦在光子芯片領域的商用市場被打開，中國企業勢必會成為該領域的主要力量。近日，華為入股微源光子及長光華芯，格芯推出新硅光子技術，新思科推出全球首個開放式硅光子平臺……一批國內外大廠加快對“光芯片”賽道的探索布局。

由此看來，中國完全有能力抓住從電子芯片升級到光子芯片的重大戰略機遇，從而實現中國芯片的換道超車。歷史將再一次印證比爾.蓋茨曾經說過的那句經典名言: “打壓只會加快中國的成長和超越。”

來源： “月亮灣拾貝”今日頭條號