【导读】10月18日消息，随着芯片技术升级迭代，光子芯片有望成为新一代信息领域的底层技术支撑。硅光技术是后摩尔时代核心技术之一，是半导体技术和光学技术的结合，并且对于通信行业的影响将是颠覆性的。
光子芯片被看做是可以实现弯道超车的一个方向，而近日又传来好消息，国内首条光子芯片生产线即将开工建设。
1、政策方向
传统硅基芯片领域，因为国外的技术封锁和打压，目前我们只能实现成熟制程工艺的芯片制造，在高端芯片领域，与世界先进水平还有较大的差距。那么自然而然的，光子芯片、碳基芯片便成了大家关注的焦点，被寄予厚望。
例如，去年北京市就发布了《北京市关于促进高精尖产业投资推进制造业高端智能绿色发展的若干措施》，开篇就提到了，要抢先布局光电子等未来前沿产业。
再例如，日前上海市就印发《上海打造未来产业创新高地发展壮大未来产业集群行动方案》，提到围绕量子计算、量子通信、量子测量，积极培育量子科技产业，明确提到，要在硅光子、光通讯器件、光子芯片等器件研发应用商店取得突破。
也就是说，国家已经明确了，光子芯片是一个重点的研究方向。
2、什么是光子芯片
光子芯片就是利用光子进行计算的芯片，跟我们现在使用的芯片有很大区别。
大家都知道，光速是最快的，所以光子芯片的计算速度就快，因为光谱涵盖了广泛的波长范围，许多不同波长的光子可以同时进行多路复用和调制，并且不会相互干扰光信号，特别适合做高并行的密集线性计算，有很好的应用前景。
另外，光子芯片能耗低、发热低，相反，像我们平时使用的手机、电脑、电视机等电子设备，一旦使用时间长，或者运行大型程序，就会出现发热甚至是发烫的情况，然后出现卡顿、性能下降，这些都是传统硅基芯片的缺点。
并且，受限于摩尔定律，硅基芯片的发展已经接近极限，虽然三星、台积电都宣称实现了3nm工艺，但真正选择这个工艺制程的芯片大厂，现在几乎还没有。并且，在实现量产的时间表上，3nm也要2-3年以后。而2nm甚至1nm的难度，将会更大。
所以，从长远的眼光来看，人类需要有一种全新的芯片来取代现有的硅基芯片，那么光子芯片就被认为是一种可能。
3、光子芯片发展情况
说起光子芯片的研究，美国从2015年就开始了，随后几年我国涌现出了曦智科技、长光华芯、纵慧芯光、光子算数等光子芯片领域的企业，所以严格来说，大家差不多在同一起跑线，不会像现在的硅基芯片那样，落后那么多。
其中的曦智科技，在2018年获得由百度风投和美国半导体高管财团领投的1000万美元种子轮融资，2020年4月完成由经纬中国和中金资本旗下中金硅谷基金领投、百度风投继续追加投资的2600万美元A轮融资，2020年7月完成由和利资本投资的数千万美元A+轮融资，截止2022年6月，曦智科技累计融资超过14亿人民币，可以说是各家疯抢的一家公司了。
2019年4月，曦智科技发布全球首款光子芯片原型板卡，这款产品成功运行了Google Tensor（ˈtensər）Flow 自带的卷积神经网络模型来处理MNIST 数据集。测试中，整个模型超过 95% 的运算是在光子芯片上完成的处理，测试结果显示，光子芯片处理的准确率已经接近电子芯片（97%以上），另外光子芯片完成矩阵乘法所用的时间是最先进的电子芯片的 1/100 以内。
2020年，曦智科技开发的与光子芯片配套的新型算法吸引了国内外如谷歌、FaceBook、AWS、BAT级别的关注和接洽。
2021年，曦智科技发布了高性能光子计算处理器PACE，在单个光子芯片中集成超过10000个光子器件，能运行1GHz系统时钟，运行特定循环神经网络速度可达目前高端GPU的数百倍。
例如，PACE通过重复矩阵乘法和巧妙利用受控噪声组成的紧密回环来实现低延迟，从而生成了伊辛问题的高质量解决方案，可在3纳秒内完成伊辛问题单次迭代计算， 速度达到目前高端GPU的800倍以上。
另外，我国还有一个团队，光子算数，它成立于2017年，是国内最早聚焦研究光子计算的芯片企业之一。
2018年9月获得臻云创投、英诺天使基金投资的天使轮融资、2019年获得由水木清华校友基金、常见投资、英诺天使基金、臻云创投等投资的A轮融资。
2020年，光子算数推出了基于自研光计算芯片的“光电融合AI加速计算卡”，利用光电混合原理和技术让数据在光电两部分中完成“流动”，执行一个完整的计算过程的混合AI计算硬件系统。
可实现30-80路1080P视频同步处理，功耗不到100W，在混合精度下峰值算力接近120TOPS，已经实现了商业化应用，被应急管理部信息研究院、中国电子科技集团等企业应用。
除了上面两家企业，让人惊喜的是，华为也对光子芯片领域做了布局。
去年就曝光了华为一个名为光机选芯片、系统及数据处理技术的专利，并且是在2019年就申请了，可见华为已经很早就涉足了光子芯片领域。
除了搞自研，华为还积极地参与了光子芯片企业的投融资。
例如，今年华为哈勃投资了一家名为微源光子的企业，微源光子主要专注于激光器、窄线宽、增益芯片、光子芯片、激光雷达等技术领域，核心技术拥有自主知识产权，产品技术在国内有唯一性。
相信有了华为的助力，中国光子芯片的发展将会进一步提速。
4、硅光子最重要的三大应用领域：
在电信领域，硅光技术助力光模块尺寸与成本降低；在数通领域，硅光技术助力成品率进一步提升，在高速应用场景优势明显。
硅光子商业化较为成熟的领域主要在于数据中心、高性能数据交换、长距离互联、5G基础设施等光连接领域，800G及以后硅光模块性价比较为突出。
目前硅光集成技术仍处于初期发展阶段，光子芯片需要与成熟的电子芯片技术融合，运用电子芯片先进的制造工艺及模块化技术，其研发及产业化以国外企业为主导，国产化率较低。
硅光子是确定性技术发展趋势，海内外巨头公司瞄准硅光赛道收并购频发，科技巨头公司高度重视硅光技术。
5、光子芯片代工
近日，又传来一个好消息，中科鑫通宣布，国内首条“多材料、跨尺寸”的光子芯片生产线已在筹备，预计将于2023年在京建成，可满足通信、数据中心、激光雷达、微波光子、医疗检测等领域需求，有望填补我国在光子芯片代工领域的空白。
中科鑫通是一家比较陌生的企业，因为它成立于2020年5月，时间不长，主要从事光子芯片与系统的研发制造及应用，并在今年拿到了中关村发展集团基金数千万的首轮融资，资金将主要用于拓展光子芯片在医疗检测、无人驾驶、人工智能、光通信等领域的技术与产品开发。
并且，中科鑫通还是中关村高新技术企业和政府重大科技专项的承担方，加上能够拿到中关村的融资，想必一定是有一定的功底。
当然，除了上述，我国在光子芯片产业链上做布局的，还有很多优秀企业。可见，我国在光子芯片的设计、研发以及制造方面，都在取得飞速的发展，产业链不断完善，并且已经有产品实现了商业应用。
6、光子芯片能不能弯道超车
光子芯片到底能不能弯道超车？这个问题是大家最为关心的。
严格来说，这个问题不严谨，因为光子芯片和硅基芯片完全是两种东西，他们的使用场景也不尽相同，所以无法精准地做比较。
简单地说，当下或者未来一段时间内制造的光子芯片，是没有办法完全取代现有的电子芯片的，例如，光子芯片暂时还无法用于我们常见的手机、电脑等电子设备，他们大多需要应用于特定的场景，例如大规模数据计算、人工智能加速计算等领域。
从性能上来看，理论上来说，光子芯片的计算速度较电子芯片快约1000倍，并且功耗更低。
传统电子芯片的性能，主要取决于芯片中集成的晶体管数量，也就是说晶体管数量越多，理论上它的计算能力就越强，但同时也带来了很多问题，例如芯片大小受限，发热高，功耗大等等。
而光子芯片不依赖晶体管数量，而是利用光电转换原理，以及光信号传播速度快、功耗低和不受电磁干扰等特点，实现了以更快的速度和更低的功耗完成特定计算任务的效果。
另外，更重要的是，从制备方面来说，光子芯片使用我国现有的原材料和设备就能生产，而不像电子芯片那样，必须使用DUV、EUV等中高端光刻机。所以，不存在被卡脖子的情况，可以彻底摆脱美国的技术封锁和打压，这个就是人们认为其可以实现弯道超车的关键点。
7、未来我国光子芯片厂商成长路径有望经历两个阶段：
第一，在细分领域凭借自身技术实力，绑定优质客户，推进本土化进程；
第二，产品品类横向扩张，打开远期成长天花板。
由于光子芯片行业细分品类较多，中短期内，分析师看好在细分领域中具备深厚技术积累，且已绑定优质客户的国产厂商，有望占据先发优势；长期则看好具备较强横向扩张能力的光芯片企业。
中国是科技领域最大的需求市场，有着极好的发展土壤，所以，随着人工智能、大数据、云计算等领域的快速发展，例如在自动驾驶、临床诊断、虚拟现实、安防、数据中心等方面，传统计算机在运算速度、功耗等方面逐步陷入瓶颈，而光子芯片将有机会发挥出更大的作用。
总之，相信通过华为以及行业内其他优秀企业的努力，我国一定能在光子芯片领域取得辉煌，走在世界的前列，并保持一定的领先优势，甚至有机会改变人类科技的发展历程。关于这点，我坚信不疑！
来源：贤集网
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