助力大國(guó)崛起的光子芯片，國(guó)內(nèi)該如何破局？

　　近年來(lái)，國(guó)家對(duì)集成電路產(chǎn)業(yè)越來(lái)越重視，國(guó)內(nèi)企業(yè)也迎來(lái)了高速發(fā)展的機(jī)遇，芯片的突破帶動(dòng)了整個(gè)半導(dǎo)體行業(yè)的飛躍。隨著摩爾定律趨于極限，未來(lái)的芯片產(chǎn)業(yè)將迎來(lái)新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，光子集成技術(shù)是一個(gè)新的選擇。

　　助力大國(guó)崛起的光子芯片

　　曾經(jīng)有研究人員將磷化銦的發(fā)光屬性和硅的光路由能力整合到單一混合芯片中，當(dāng)給磷化銦施加電壓的時(shí)候，光進(jìn)入硅片的波導(dǎo)，產(chǎn)生持續(xù)的激光束，這種激光束可驅(qū)動(dòng)其他的硅光子器件，于是光子芯片的設(shè)想就誕生了。

　　隨著5G和物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，光通訊成為中國(guó)崛起的關(guān)鍵技術(shù)，而光子芯片是其中最核心的部件。光子芯片是組成光模塊的關(guān)鍵技術(shù)。國(guó)家也意識(shí)到了光子芯片的重要性，2016年底，國(guó)務(wù)院發(fā)布《“十三五”國(guó)家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》，其中指出要“提升新型片式元件、光通信器件、專用電子材料供給保障能力，加強(qiáng)可見(jiàn)光通信技術(shù)的研發(fā)”;至此，發(fā)展光子芯片技術(shù)上升為國(guó)家戰(zhàn)略。

　　我國(guó)的光子芯片技術(shù)落后很多

　　光通信產(chǎn)業(yè)包括光系統(tǒng)設(shè)備、光纖光纜、底層光器件及光芯片四大細(xì)分領(lǐng)域，在光系統(tǒng)設(shè)備、光纖光纜兩大塊，我國(guó)是處于全球領(lǐng)先的地位。但是，底層光器件及光芯片這兩塊上，我國(guó)嚴(yán)重依賴于進(jìn)口，核心技術(shù)落后是不爭(zhēng)的事實(shí)。

　　目前全球的光子芯片市場(chǎng)以博通、三菱、飛思卡爾等企業(yè)為主，它們壟斷全球主要的市場(chǎng)。而國(guó)內(nèi)雖然出現(xiàn)了華為、中興、大唐、光迅、中天等企業(yè)，但核心技術(shù)仍處于落后，尤其是在高集成、高速率、大容量的芯片領(lǐng)域。在光器件市場(chǎng)方面，目前以美日公司為主，全球十大光器件廠商，一大半在它們那邊。

　　我國(guó)的光子芯片產(chǎn)業(yè)面臨著很多技術(shù)難點(diǎn)，如光子芯片的制造工藝和器件稀缺是目前面臨的痛點(diǎn)。由于過(guò)長(zhǎng)的波長(zhǎng)限制芯片體積微縮的可能，同時(shí)光學(xué)裝置須要更精確的做工，光束傳輸?shù)男┪⑵顣?huì)造成巨大的問(wèn)題，相對(duì)需要高技術(shù)及高成本;光電子需要小尺寸、大帶寬、低功耗的調(diào)制器;陶瓷套管/插芯、光收發(fā)接口等技術(shù)也是國(guó)內(nèi)困擾企業(yè)的難題。特別是在有源器件方面，我國(guó)僅幾家能生產(chǎn)探測(cè)器管芯，而且偏向于低速率。

　　國(guó)內(nèi)該如何破局?

　　一、加大產(chǎn)學(xué)研投入發(fā)展光子芯片核心技術(shù)

　　光子芯片發(fā)展最關(guān)鍵的就是掌握核心技術(shù)，而國(guó)內(nèi)形成了很多的光子芯片研究區(qū)域，上海、武漢等地均形成了很多產(chǎn)學(xué)研機(jī)構(gòu)研究光子芯片，也取得了不錯(cuò)的成績(jī)。近年來(lái)，北京也加入其中，2013年，38所光電集成研究中心與ePIXfab聯(lián)合在北京舉辦“ePIXfab硅光子研討會(huì)”，未來(lái)，將會(huì)有更多的機(jī)構(gòu)加入光子研究。

　　二、建設(shè)相關(guān)的光器件產(chǎn)業(yè)集群

　　目前，我國(guó)尚未形成具有全球影響力的光器件產(chǎn)業(yè)群，這是發(fā)展光子芯片產(chǎn)業(yè)的一大痛點(diǎn)。隨著國(guó)內(nèi)企業(yè)實(shí)力的增強(qiáng)，光子芯片廠商需要更多的國(guó)產(chǎn)器件，才能掌握自己的命運(yùn)，但同時(shí)要求國(guó)內(nèi)企業(yè)在光器件性能上達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先的水準(zhǔn)。

　　三、扶持幾大有影響力的核“芯”企業(yè)

　　在芯片的國(guó)產(chǎn)化道路上，注定有企業(yè)成為先鋒，而國(guó)內(nèi)的華為、大唐、光迅、中天等企業(yè)發(fā)展迅速，且具有自己的核心技術(shù)和優(yōu)勢(shì)。如光迅科技的25G EML芯片預(yù)計(jì)明年開(kāi)始批量供貨，未來(lái)光迅科技的目標(biāo)是在高端芯片領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)進(jìn)口替代。

　　我國(guó)的光芯片研發(fā)能力提升，助力5G和云計(jì)算

　　由于我國(guó)光芯片產(chǎn)業(yè)起步較晚，落后于國(guó)外很多，如今整個(gè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展相對(duì)滯后。但隨著國(guó)家重視，近年來(lái)也取得了很多成績(jī)。近日，中國(guó)的光子技術(shù)迎來(lái)利好消息，我們的科研人員與國(guó)際研究人員一起利用硅光子集成技術(shù)開(kāi)發(fā)出了一款通用光量子計(jì)算芯片。據(jù)悉，這款芯片能夠執(zhí)行不同的量子信息處理任務(wù)，這是推動(dòng)光量子計(jì)算機(jī)大規(guī)模實(shí)用化的關(guān)鍵一步。光芯的自給率在穩(wěn)步提升，國(guó)內(nèi)的光器件企業(yè)市場(chǎng)份額增加。

　　光子芯片技術(shù)為何如此重要?這是因?yàn)樗俏覀儗?shí)現(xiàn)云計(jì)算和通訊的關(guān)鍵技術(shù)，也是中國(guó)建設(shè)成為通訊大國(guó)的必經(jīng)之路。