多國紛紛布局光子芯片產(chǎn)業(yè) 中國芯片“卡脖子”問題有“新招”

• 2021年4月25日 YeYuJuan來源：科技日報 585 33
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目前，全球多個國家出臺政策，扶持光子產(chǎn)業(yè)發(fā)展。國外領(lǐng)先的半導體企業(yè)也都紛紛在光子芯片領(lǐng)域重金投入，國內(nèi)的華為、光迅、海信等公司都在光子芯片領(lǐng)域進行了布局，以求在未來的競爭中占據(jù)主動地位。

光子芯片的優(yōu)勢特點

傳統(tǒng)的芯片是以硅作為基礎(chǔ)材料，并制造成硅基芯片。隨著芯片最新工藝制程逐步接近1 納米，傳統(tǒng)電子芯片的發(fā)展幾乎已經(jīng)到了盡頭，無法滿足越來越高的要求，比如更快的處理速度、更大的數(shù)據(jù)存儲容量、更低的功耗等。因此，人們把希望寄托于光子技術(shù)。

光子芯片具有高計算速度、低功耗、低時延等特點，且不易受到溫度、電磁場和噪聲變化的影響。其不追求工藝尺寸的極限縮小，突破了工藝的限制，有更多的性能提升空間。

相比傳統(tǒng)的電子芯片，光子芯片有很多優(yōu)勢，主要表現(xiàn)為高速率和低功耗。光信號以光速傳輸，速度得到巨大提升;理想狀態(tài)下，光子芯片的計算速度比電子芯片快約1000倍。光子計算消耗能量少，光計算功耗有望低至每比特10—18焦耳(10—18J/bit)，相同功耗下，光子器件比電子器件快數(shù)百倍。

總體而言，光子芯片具有高計算速度、低功耗、低時延等特點，且不易受到溫度、電磁場和噪聲變化的影響。

光子產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景巨大

據(jù)新華網(wǎng)4月21日最新報道，我國在電子領(lǐng)域被‘卡脖子’，我們要在光子領(lǐng)域趕超，力爭在量子領(lǐng)域做到世界領(lǐng)先”。也就是說，隨著未來光子芯片逐漸取代電子芯片，中國的芯片“卡脖子”問題很可能也將迎刃而解。

光子產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景巨大，光子核心組件市場價值不低于3200億美元(約合人民幣20782億元)，未來還將撬動產(chǎn)業(yè)創(chuàng)造2.6萬億美元產(chǎn)值。

從國際上來看，歐盟正在推動光子集成技術(shù)項目——地平線2020計劃，累計已投入64.7億歐元(約合人民幣505億元)，發(fā)布光子發(fā)展路線圖。而美國則在1991年就建立了美國光電子產(chǎn)業(yè)振興會(OIDA)，但光子芯片研發(fā)商用進度與中國相差不大。

目前，全球多個國家出臺政策，扶持光子產(chǎn)業(yè)發(fā)展。國外領(lǐng)先的半導體企業(yè)也都紛紛在光子芯片領(lǐng)域重金投入，國內(nèi)的華為、光迅、海信等公司都在光子芯片領(lǐng)域進行了布局，以求在未來的競爭中占據(jù)主動地位。

中國的電子芯片仍占據(jù)主導地位

2018年1月，工信部發(fā)布了中國光電子器件發(fā)展五年路線圖(2018—2022)，其中明確提及中國光通信器件產(chǎn)業(yè)目標：2022年中低端光電子芯片國產(chǎn)化率超過60%，高端光電子芯片的國產(chǎn)化率突破20%。

盡管光子芯片的優(yōu)勢明顯，但目前在芯片領(lǐng)域，電子芯片仍占據(jù)主導地位。特別是存儲領(lǐng)域，仍是電存儲芯片的天下，光存儲還未實現(xiàn)量產(chǎn)突破。在傳輸相關(guān)領(lǐng)域，如光通訊上，光子芯片已經(jīng)被大量使用，占主要地位。在邏輯運算領(lǐng)域，未來的趨勢是光電集成的結(jié)合，還需要很長一段時間逐步替代，才能實現(xiàn)全光計算。

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