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已成“國家頭號戰略”的硅光子芯片,到底牛在哪兒?

2018-12-31
關鍵詞: 硅光子芯片

  在“自主崛起”的大背景下,每一項科技技術的突破都可能在A股中掀起“巨浪”。

  據媒體報道,中國科研人員參與的國際團隊20日在英國《自然·光子學》雜志發表論文說,他們利用硅光子集成技術開發出一款通用光量子計算芯片,能夠用于執行不同的量子信息處理任務,這是推動光量子計算機大規模實用化的重要一步。

  這就意味著,國內硅子光技術正式“落地”。

  什么是硅光子技術?

  先來簡單說一下硅子光技術。

  硅光子技術,是讓光子作為信息載體,實現信號傳輸的安全性和可靠性,是一項面向未來的顛覆性、戰略性和前瞻性技術。

  據上海新微科技集團總裁秦曦介紹,集成電路的發展沿著摩爾定律已趨于極限,硅光子技術是超越摩爾研究領域的發展方向之一。通過硅光集成,用光代替原來的電進行傳輸,成本有可能降低到原來的十分之一甚至更低。

  目前,世界硅光子產業正蓄勢待發。由于這一技術未來將在數據通信、生化醫療、自動駕駛、國防安全等大顯身手,硅光子技術正成為資本市場的寵兒,歐美一批傳統集成電路和光電巨頭通過并購,正迅速進入硅光子領域搶占高地,以傳統半導體強國為主導的全球硅光子產業格局悄然成形。

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  早在上世紀九十年代,IT從業者就開始為半導體芯片產業尋找繼任者,光子計算、量子計算、生物計算、超導計算等概念一時間炙手可熱;其中,光子計算一度被認為是最有希望的未來技術。

  與半導體芯片相比,光芯片用超微透鏡取代晶體管、以光信號代替電信號進行運算。光芯片無需改變二進制計算機的軟件原理,但可以輕易實現極高的運算頻率,同時能耗非常低,不需要復雜的散熱裝置。

  但因技術上的原因,直到21世紀初開始,以Intel和IBM為首的企業與學術機構率先重點發展硅芯片光學信號傳輸技術,期望能用光通路取代芯片之間的數據電路。

  “曲折”歷程

  回到國內來看, 一直以來,國內設計的高端硅光子芯片基本都要在國外流片,導致成本高周期長,很大程度上制約了我國硅光子技術的發展。

  因此,國內很多公司也都紛紛選擇進行海外收購進行布局。

  2012年02月,思科擬2.71億美元收購私有公司Lightwire。Lightwire在CMOS纖維光學和封裝設計方面擁有專業優勢,它已經通過將多種高速主動和被動光纖功能整合到一小塊硅基片上的方式在光纖互聯領域取得一些創新成果。

  1年之后,華為也爆出收購消息。2013年9月,華為收購比利時硅光子公司Caliopa 100%股權。彼時,華為并沒有公布此次收購,是由Caliopa在官網公布。

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  然而,正當國內對于硅光子技術的發展如火如荼之際,卻遭到美國的“打壓”。

  2015年4月9日,美國商務部發布報告,決定拒絕英特爾向中國的國家超級計算廣州中心出售至采用硅光子技術“至強”(XEON)芯片用于天河二號系統升級的申請;

  對于突然實行至強芯片禁運的原因,美國方面給出的解釋是這4家中國超算中心從事“違反”美國國家安全或外交政策利益的活動。

  隨即2016年3月7日,中興通訊首度遭受美國商務部制裁,不僅不允許其在美國國內采購芯片,并要求供應商全面停止對中興的技術支持,制裁條款整整實行的1年;在當時,美國著名硅光子公司ACACIA每年25%硅光子模塊的產量都是銷往中興通訊。

  可以看出,國內的硅光子技術的發展之路著實“曲折”。

  趕上第一梯隊

  雖說發展道路“曲折”,但發展步伐卻是一點不慢。

  2017年,上海市政府將硅光子列入首批市級重大專項,投入大量經費,布局硅基光互連芯片研發和生產,目的打造硅光子芯片全產業鏈,掌握關鍵核心技術,讓國內企業擺脫對國外光芯片供應商的依賴。

  年底工信部發布的《中國光電子器件產業技術發展路線圖(2018-2022年)》中指出,目前高速率光芯片國產化率僅3%左右,要求在2022年中低端光電子芯片的國產化率超過60%,高端光電子芯片國產化率突破 20%。

  到了2018年1月,國內第一個硅光子工藝平臺在上海成立。據悉,該平臺可以提供綜合集成技術的流片服務,流片器件及系統性能指標與國際最優水平相當,流片速度相比國外的流片代工線,速度快了一倍,只需3個月。

  僅4個月后,“硅光子市級重大專項”項目啟動會在張江實驗室舉行。由張江實驗室牽頭,一批滬上在硅光子領域開展深入研發的企業和高校院所參與,面向硅光子全產業鏈,針對國內發展硅光子最為短缺的工藝平臺、核心關鍵技術和關鍵產品研發精準布局,開展激光雷達、人工智能計算芯片、大規模光開關和3D光電集成等具有巨大應用潛力的前沿研究。

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  中科院上海微系統所科研部部長狄增峰表示,目前上海的硅光子技術基礎研究能力與世界領先水平基本同步,但在加工制造線上稍落后。隨著硅光工藝平臺中試線的建設,這一差距會逐步縮小。


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