摩尔定律渐行渐缓,中国光子芯片能否「弯道超车」?

伟铭 10个月前 (05-15)

打破技术封锁,中国创「芯」

近日,由中国科学院上海微系统与信息技术研究所和中国电子科技集团公司等单位联合研发的光子芯片生产线已经正式量产这一产线建成标志着中国在光子芯片领域已经有了重要的进展。

摩尔定律渐行渐缓,中国光子芯片能否「弯道超车」?

但什么是光子芯片?它与普通芯片区别在哪?在哪些领域中可以应用?

以光代电,速度快、功耗低

现在我们常见的电子芯片是采用电流信号作为信息载体,比如用简单的电流通断表示“1”“0”,从而传递二进制的信息。

而光子芯片的概念最早源于上世纪60年代,相比于电子芯片,光子芯片的数据传输载体变成了光子,通过芯片上的光波导、光束耦合器、电光调制器、光电探测器和激光器等来操作识别光信号。

电子芯片一般更擅长算术计算和逻辑计算,而光子芯片则更倾向于传输和处理模拟信息。由于光子在传导的过程中不会存在电阻的问题,因此运行时不会像传统电子芯片一样产生热量,同时光的传输速度要远胜电,因此光子芯片对比电子芯片最大的提升就是速度更快、功耗更低。

但目前电子芯片已经在世界普及,为什么还要发力光子芯片?

「迟暮的」摩尔定律

过去的半个世纪以来,半导体行业一直遵循着“摩尔定律”快速发展着,在今年我们就应该可以见到以3nm工艺制造的半导体芯片了,但摩尔定律虽说未“死”,却也是真的渐行渐缓了。

有行业人士指出,现阶段电子芯片的技术发展已经逼近物理极限,在以硅为基础材料的集成电路中,如果将工艺制程提升到7nm以下,就很难对电子进行控制,预计2030年就会达到物理极限。

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此外,工艺的进步也带来了成本的极大提升,芯片尺寸的缩小又让功耗成为了不可忽视的问题,在电子芯片技术即将到达可以预见的尽头前,所要做的自然是转个方向继续向前。

换道超车,避免「卡脖子

对于我国来说,发展光子芯片的意义更重。

自从美国大规模的芯片、技术封锁以来,中国的科技企业就在大力发展自研芯片,争取早日挣脱桎梏,但问题在于,传统电子芯片的大量关键技术专利、制造工艺、原料均被西方所把控,夹缝中求生存难上加难。

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而光子芯片的另一大优势则是制造工艺简单,并不需要精密的EUV光刻机等尖端设备,处于发展早期也意味着此领域有更多的发展空间与机遇。并且从市场角度以及产业链方面,中国都拥有极大的优势。

光子芯片的应用前景

基于光子芯片强大的计算能力和传输信息能力,光子芯片有望应用于生物医疗检测、自动驾驶、安防监控、语音/图像识别、光通信、虚拟现实、工业物联网、企业级服务器和数据中心等关键领域。

摩尔定律渐行渐缓,中国光子芯片能否「弯道超车」?

尤其在最近较为热门的人工智能AI领域,光子芯片可以更好地模拟人脑神经网络架构进行处理数据,真正实现“像人一样思考”。

不过现阶段的光子芯片还缺乏杀手级的应用场景和商用环境,即便量产之后也需要更多发展的时间。

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