中国在3nm光子芯片实现突破！第一条光子芯片生产线明年建成投产

#头条创作挑战赛#

继中科院报道3nm光子芯片取得突破性研究成果后，中科鑫通又传来好消息: 国内首条多材料、跨尺寸的光子芯片生产线将于2023年建成投产。这就意谓着中国真正绕开了卡脖子的EUV光刻机，另辟蹊径实现中国芯片换道超车。



【光子芯片的性能远远优于传统的电子芯片】

光子芯片与传统的电子芯片最大的不同，就在于它是以光来做载体，用光代替电，利用微纳加工工艺，在芯片上集成大量的光量子器件。相比电子芯片，这种芯片的集成度更高，精准度更强，也更加稳定，同时也具有更好的兼容性。

因为制作工艺的不同，光量子芯片不需要光刻机也能生产。这也意味着目前最先进的5纳米、3纳米芯片制程将不再是最顶尖的芯片技术，追求更小纳米的芯片会完全失去意义。电子芯片的极限是0.1纳米，也就是电子芯片制造设备光刻机的物理极限。

相较于电子芯片，光子芯片对结构的要求较低，一般是百纳米级，因此降低了对先进工艺的依赖。这就意味着，我国目前14纳米级的生产技术完全可以满足光子芯片的生产需求。光子芯片预示着有更大的应用空间。

在性能方面，光子芯片的计算速度较电子芯片快约1000倍。快速传输大量信息的能力说明，光学处理器非常适合处理驱动人工智能模型的大量计算。例如，人工智能光子芯片是一种光子计算架构与人工智能算法高度匹配的芯片设计，有潜力广泛应用于自动驾驶、安防监控、语音识别、图像识别、医疗诊断、游戏、虚拟现实、工业物联网、企业级服务器和数据中心等关键人工智能领域。

同时，光子芯片功耗比电子芯片更低。相同情况下，光子芯片的耗电量是电子芯片的1/100。2020年国内数据中心年耗电量为2045亿度，占全社会用电量的2.7%，而当年三峡电站的发电量为1118亿度。也就是说，一年数据储存消耗的电量接近于两个三峡电站的发电量。仅电费就占据了整个数据中心运行总成本的60%—70%。如果用光子芯片替代电子芯片，仅数据储存一个单项，一年可节省用电2000亿度！

综合以上的优势，使得光子芯片被认为是未来大容量数据传输、人工智能加速计算等领域最具前景的解决方案之一，也为国内芯片产业“换道超车”提供了很好的机遇。

【从电子芯片升级到光子芯片，是中国芯片换道超车的重大战略机遇 】

芯片由电到光的转换，是我国实现赶超的战略机遇。

在基础理论方面，中国与美国基本处于同一水平。美国科学家于1960年发明了世界上第一台红宝石激光器。1961年，中国科学院长春光机所就研制出了中国第一台红宝石激光器。

在技术方面，中外各有优势。比如，在光子集成技术研究方面，我国中科院西安光机所、中科院微电子所、中科院半导体所、上海微系统所和上海交大、清华大学、浙江大学、华中科技大学等都进行了长期研究。

在销售市场方面，2021年全球售出1.15万亿颗芯片，销售额达到创纪录的5559亿美元，同比增长26%。中国仍然是全球最大的芯片消费市场，销售额同比增长27.1%，达到1925亿美元。光子芯片发展的决定力量是市场，只有旺盛的市场需求，才能为光子芯片带来巨大技术研发资金。而海量的投资，则是光子芯片技术发展的保障。

在产业链方面，中国拥有世界上最完善的产业链。一旦在光子芯片领域的商用市场被打开，中国企业势必会成为该领域的主要力量。近日，华为入股微源光子及长光华芯，格芯推出新硅光子技术，新思科推出全球首个开放式硅光子平台……一批国内外大厂加快对“光芯片”赛道的探索布局。

由此看来，中国完全有能力抓住从电子芯片升级到光子芯片的重大战略机遇，从而实现中国芯片的换道超车。历史将再一次印证比尔.盖茨曾经说过的那句经典名言: “打压只会加快中国的成长和超越。”