全球纷纷布局光子芯片平台 抢滩万亿市场
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FUTURE | 远见 闵青云 选编
继高达65亿欧元部署之后 光子芯片再迎荷兰11亿欧元投资
当前光子芯片发展正处在类似于当年大规模集成电路发展初期的关键节点，即将迎来产业的一次大爆发。近十年来，随着摩尔定律濒临极限，欧美发达国家围绕光子产业发展纷纷进行了系统的部署和行动。
近日，荷兰集成光子学生态联盟PhotonDelta宣布获得11亿欧元（约合人民币76亿元）用于投资开展为期6年的光子集成电路项目，旨在召集200家初创公司、扩大生产规模、进一步开发基础设施建设，加速光子芯片技术创新，以保持荷兰在下一代半导体技术领域的领先地位。
值得一提的是，早在六个月前，作为全国人均GDP第一、集成电路产业规模第二的城市无锡就已有所布局。2021年11月，无锡市滨湖区、蠡园开发区与上海交通大学共同成立了无锡光子芯片联合研究中心。在光子芯片驱动新一代信息技术变革的大背景下，集光子芯片前沿应用研究和产业化于一体的我国首个光子芯片中试线应运而生。
据悉，联合研究中心光子芯片中试平台总投资4亿元人民币，建设以铌酸锂薄膜（LNOI）及三维光子芯片工艺研发和迭代为核心，融入传统CMOS工艺，研发出能够快速迭代的高端光子芯片工艺技术，预计18个月后可实现批量化生产。
跨越摩尔定律的光子芯片产业
全球集成电路产业发展逐步进入「后摩尔时代」，电子芯片的发展已经趋近物理极限，算力如何持续提升是全球面临的一个重大挑战。而在「后摩尔时代」的潜在颠覆性技术中，光子芯片正不断地被提及。量子计算被认为是突破摩尔定律的有效途径之一，具有内禀的高维度的并行计算特性。除了传统的高性能计算外，光子芯片也将是未来 AI 计算的硬件架构，并且是未来量子计算的候选方案之一。
电子芯片是利用电子来生成、处理和传输信息的，光子芯片则是利用光子来生成、处理、传输并显示信息的。与电子相比，光子作为信息载体具有先天的优势：超高速度、超强的并行性、超高带宽、超低延迟、超低损耗。
信息时代的基础设施是电子芯片，人工智能时代将更多地依托光子芯片。光子芯片是未来新一代信息产业的基础设施和核心支撑。光子芯片，也称为光子集成电路（PIC），将光子功能集成到微芯片中，以创建更小、更快和更节能的设备。
光子芯片可以比其电子对应物更有效地处理和传输数据。沿用成熟的CMOS半导体工艺，采用自动化的芯片制造技术，实现光子芯片批量生产，从而降低成本。更为重要的是，光子芯片有望帮助全球解决能源可持续性问题。目前，光子芯片应用于数据中心和电信行业，以降低每比特的能源消耗并提高其运行速度。到2027年，数据中心和互联网行业的电力消耗预计将占全球电力消耗的10%左右，而光子芯片提供一种有效的节能方式来限制对气候的影响。
此外，全世界的科学家都在寻找新的计算体系和架构来突破算力瓶颈，提高算力的根本性对策在于提高运算速度和降低运算功耗，而光学将能让计算机芯片设计师克服电子学的根本局限。光子芯片将是未来科技发展的基础性核心技术，在量子计算、人工智能、生物制药、光通信、光互连、光存储、成像显示、碳中和、元宇宙等领域具有极重大应用前景。
全球纷纷布局 抢滩万亿市场
当前光子芯片发展正处于类似于当年大规模集成电路发展初期的关键节点，即将迎来产业的一次大爆发。有消息显示，华为战略研究院认为，光子产业发展前景巨大，光子核心组件市场价值不低于3200亿美元（约合人民币超20万亿元），未来还将撬动产业创造2.6万亿美元（约合人民币超16万亿元）产值。
近十年来，随着摩尔定律濒临极限，欧美发达国家围绕光子产业发展纷纷进行了系统的部署和行动。
据悉，欧盟此前推动的光子集成技术项目——地平线2020计划，累计已投入64.7亿欧元（约合人民币近500亿元），发布光子发展路线图。而美国则在1991年就建立了美国光电子产业振兴会（OIDA）。
近日，荷兰集成光子学生态联盟PhotonDelta宣布获得11亿欧元（约合人民币76亿元）用于投资开展为期6年的光子集成电路项目，旨在召集200家初创公司、扩大生产规模、进一步开发基础设施建设，加速光子芯片技术创新，以保持荷兰在下一代半导体技术领域的领先地位。来自荷兰经济事务和气候政策部和其他组织的这笔资金将通过推动光子芯片技术产业化，解决诸如可持续性等社会挑战，创造一个新的欧洲产业，并为包括量子计算在内的大量新应用打开大门。
该投资主要来自荷兰国家增长基金（Nationaal Groeifonds）及其它合作伙伴和利益相关者。其远期目标是到2030年，建立一个拥有数百家公司并具备年产量超10万片的芯片生产能力的生态联盟共同为全球客户提供服务。
换道超车 国内提前布局光子芯片中试线
目前世界各国均未在光子芯片领域形成绝对优势，全球光子芯片现阶段研发处于同一起跑线，光子芯片也将成为中国在集成电路领域「换道超车」的重要机遇。在国内，无锡、上海、北京已相继启动光子芯片中试线平台和产业发展规划。
值得一提的是，作为全国人均GDP第一、集成电路产业规模第二的城市无锡，早在去年11月，无锡市滨湖区、蠡园开发区与上海交通大学共同成立了无锡光子芯片联合研究中心。在光子芯片驱动新一代信息技术变革的大背景下，集光子芯片前沿应用研究和产业化于一体的我国首个光子芯片中试线应运而生。
联合研究中心光子芯片中试线平台一期投资4亿元人民币，建设以铌酸锂薄膜（LNOI）及三维光子芯片工艺研发和迭代为核心，融入传统CMOS工艺，研发出能够快速迭代的高端光子芯片工艺技术，预计18个月后可实现批量化生产。
联合研究中心将以高端光子集成芯片的研发为核心，聚焦量子计算、光学人工智能和光通信前沿技术和产业化应用，推动光量子计算机、大规模高速可重构光学神经网络芯片、三维光互联芯片、超高速光调制器和高精密飞秒激光直写机等产品市场替代和变革性技术在无锡市滨湖区进行落地转化。
联合研究中心主任、上海交通大学金贤敏教授表示，将围绕光子芯片中试线平台基础设施和研发支撑，打造「光子芯谷」，一个以光子芯片为核心底层技术，驱动面向医药、金融、人工智能科技赋能的量子计算与智能产业集群；驱动面向光通信、光互连、光存储、成像显示、碳中和、元宇宙等变革性应用的新一代光子科技产业集群。
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