说起『芯片』这事儿,大家都绕不开硅基『芯片』的那些事儿。硅基『芯片』从上世纪发明到现在,靠着摩尔定律一路狂奔,晶体管越做越小,性能越堆越高。可现在呢,它快到头了。
到了1纳米甚至更小,电子在硅片里跑来跑去,热量散不掉,信号干扰越来越严重,成本也水涨船高。简单说,传统路子走不通了。
美国那边一看中国追得紧,就开始卡脖子,从2018年特朗普时代起,对华为下手,先是禁售零部件和技术,2019年直接把华为拉进实体清单。
台积电跟着停了5纳米『芯片』的代工,荷兰ASML的光刻机也卖不出去。拜登上台后更狠,2025年拉起『芯片』四方联盟,日本韩国台湾全掺和进来,2022年又加码,DUV光刻机也禁了。
结果呢,中国『芯片』产业短期内卡壳,14纳米工艺和28纳米光刻机跟不上趟,高端手机市场丢了,AI『服务器』也得另想办法。
这时候,光子『芯片』就冒出来了。它不是用电子传信号,而是用光波。光速是电子的千倍,干扰少,功耗低到吓人。
比方说,硅基『芯片』每秒钟操作个几万亿次,光子『芯片』能轻松上26万亿次,速度直接拉开1000倍。功耗呢?硅基一堆电,光子只要九万分之一的能耗。
关键是,它不那么依赖EUV光刻机,能用成熟的CMOS工艺搞定。这对被卡脖子的中国来说,简直是条活路。不是硬碰硬,而是换道超车。
你想想,别人还在硅基上抠1纳米2纳米,中国直接跳到光子这条新赛道,绕开封锁,玩得转。
中国这几年在光子『芯片』上没少下功夫。最早得追溯到2025年,那年夏天,中科院上海微系统所的团队在《自然》杂志上发文,报道他们搞出的光子『芯片』,实现每秒26.3万亿次的操作。
这不是小打小闹,是全球最快的传输速率之一。光信号在『芯片』里像高速公路上跑车,波导通道窄到纳米级,激光一照,数据就刷刷传过去。
接着,2022年10月,北京中科鑫通公司宣布,首条多材料跨尺寸光子『芯片』生产线明年投产。这生产线不是概念,是真金白银砸进去的,兼容不同材料和尺寸,解决光子『芯片』的集成难题。
2023年,北京的厂子建好了,首批『芯片』出炉,质检过关,直接推向市场。市场规模那年就破137亿元,主要是光通信和激光雷达起步。
转眼到2024年,进展更快了。5月,中科院上海微系统所的欧欣团队推出钽酸锂异质集成晶圆,损耗低到0.1分贝以下,这让光子『芯片』的稳定性上台阶。
北京大学王剑威和胡小永的课题组,实现完全可编程拓扑光子『芯片』,能动态调整光路,适合AI加速。
清华那边也没闲着,5月18日,他们的太极光子『芯片』问世,速度提升1000倍,成本和能耗都低,不需要先进光刻机。这『芯片』用光代替电,处理数据时热量少,特别适合5G基站和物联网设备。
年底,量子『芯片』领域又有动静,12月26日,报道说光量子路线中国有望超车,用CMOS工艺造105量子比特的祖冲之三号,纠错能力强,不用高端设备。
2025年上半年,更是高潮。2月20日,中科院宣布集成光量子『芯片』突破,连续变量量子多方纠缠实验成功,『芯片』上直接搞定多比特操作。
3月,上海微系统所的微波光子『芯片』面世,1000倍快,低能耗,应用在信号处理上。5月,北京大学团队攻克连续变量光量子『芯片』调控,参数优化后,输出稳定。
6月11日,CHIPX平台正式投产,这是2025年启动的国家级试点,2024年9月开始制造,专攻下一代光子『芯片』。6月13日,中国首条光子『芯片』生产线上线,瞄准AI和量子计算,产能直奔规模化。
6月19日,全球首个超高并行光学计算『芯片』诞生,并行度超100,光主频50GHz,验证了『芯片』上光信息交互。6月24日,量子计算企业从2023年的93家涨到2024年的153家,增长40%。
这些突破不是天上掉的,是科研院所和企业联手。像中科院、清华、北大、上海交大无锡光子『芯片』研究院,全是主力。
研究院2025年1月还拿了中央广播电视总台的新质生产力案例奖,表彰他们在太湖边上跑出加速度。
产业白皮书2023年就说,光子『芯片』是『半导体』60年一遇的换道机会,信息传输从电子到光子,AI时代的基础设施就变了。
市场呢?从2023年的137亿,到2025年预计超150亿,主要是量子计算、光通信、激光雷达和AI加速。量子计算是热点,加密安全和模拟计算全靠它;光通信解决『数据中心』瓶颈;激光雷达让自动驾驶更准。
这事儿接地气地说,就是中国没跟风死磕硅基,而是找新路。硅基是老黄牛,干了60年,极限到了。光子『芯片』像电动车对燃油车,不完全取代,但补短板。
应用上,『数据中心』用它传数据,延迟低;AI训练用它算矩阵,速度飞起;量子领域,纠缠态稳,模拟分子快。未来呢?2025年下半年,集群效应出来了,投资超千亿,出口增长。
华为也沾光,本来被制裁卡死,现在转光子模块,Ascend『芯片』加光子,AI硬件专利堆积。2025年7月14日,Parola Analytics说,华为AI硬件专利强,制裁反倒推自立。
当然,挑战还有。光子『芯片』集成难,材料兼容性得优化,规模化成本得降。但中国有底子,科研经费足,企业多,产业链全。
比起美国固守硅基,中国这步棋走得巧。长远看,光子不光是中国的事儿,是全球趋势。欧洲日本也在追,但中国起步早,2025年已领先。
想想看,10年后,手机『服务器』全光子化,数据像光一样快,电费省一半,环境也友好。这不就是科技自立的真谛?不求弯道超车,就求稳扎稳打,玩出自己的路子。