助力大國崛起的光子芯片，國內該如何破局？

　　近年來(lái)，國家對集成電路產(chǎn)業(yè)越來(lái)越重視，國內企業(yè)也迎來(lái)了高速發(fā)展的機遇，芯片的突破帶動(dòng)了整個(gè)半導體行業(yè)的飛躍。隨著(zhù)摩爾定律趨于極限，未來(lái)的芯片產(chǎn)業(yè)將迎來(lái)新的機遇和挑戰，光子集成技術(shù)是一個(gè)新的選擇。

　　助力大國崛起的光子芯片

　　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，當給磷化銦施加電壓的時(shí)候，光進(jìn)入硅片的波導，產(chǎn)生持續的激光束，這種激光束可驅動(dòng)其他的硅光子器件，于是光子芯片的設想就誕生了。

　　隨著(zhù)5G和物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，光通訊成為中國崛起的關(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)。國家也意識到了光子芯片的重要性，2016年底，國務(wù)院發(fā)布《“十三五”國家戰略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規劃》，其中指出要“提升新型片式元件、光通信器件、專(zhuān)用電子材料供給保障能力，加強可見(jiàn)光通信技術(shù)的研發(fā)”;至此，發(fā)展光子芯片技術(shù)上升為國家戰略。

　　我國的光子芯片技術(shù)落后很多

　　光通信產(chǎn)業(yè)包括光系統設備、光纖光纜、底層光器件及光芯片四大細分領(lǐng)域，在光系統設備、光纖光纜兩大塊，我國是處于全球領(lǐng)先的地位。但是，底層光器件及光芯片這兩塊上，我國嚴重依賴(lài)于進(jìn)口，核心技術(shù)落后是不爭的事實(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)。而國內雖然出現了華為、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(chǎng)商，一大半在它們那邊。

　　我國的光子芯片產(chǎn)業(yè)面臨著(zhù)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(cháng)的波長(cháng)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，光束傳輸的些微偏差會(huì )造成巨大的問(wèn)題，相對需要高技術(shù)及高成本;光電子需要小尺寸、大帶寬、低功耗的調制器;陶瓷套管/插芯、光收發(fā)接口等技術(shù)也是國內困擾企業(yè)的難題。特別是在有源器件方面，我國僅幾家能生產(chǎn)探測器管芯，而且偏向于低速率。

　　國內該如何破局?

　　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)，而國內形成了很多的光子芯片研究區域，上海、武漢等地均形成了很多產(chǎn)學(xué)研機構研究光子芯片，也取得了不錯的成績(jì)。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 )有更多的機構加入光子研究。

　　二、建設相關(guān)的光器件產(chǎn)業(yè)集群

　　目前，我國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(zhù)國內企業(yè)實(shí)力的增強，光子芯片廠(chǎng)商需要更多的國產(chǎn)器件，才能掌握自己的命運，但同時(shí)要求國內企業(yè)在光器件性能上達到國際領(lǐng)先的水準。

　　三、扶持幾大有影響力的核“芯”企業(yè)

　　在芯片的國產(chǎn)化道路上，注定有企業(yè)成為先鋒，而國內的華為、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。如光迅科技的25G EML芯片預計明年開(kāi)始批量供貨，未來(lái)光迅科技的目標是在高端芯片領(lǐng)域實(shí)現進(jìn)口替代。

　　我國的光芯片研發(fā)能力提升，助力5G和云計算

　　由于我國光芯片產(chǎn)業(yè)起步較晚，落后于國外很多，如今整個(gè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展相對滯后。但隨著(zhù)國家重視，近年來(lái)也取得了很多成績(jì)。近日，中國的光子技術(shù)迎來(lái)利好消息，我們的科研人員與國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算芯片。據悉，這款芯片能夠執行不同的量子信息處理任務(wù)，這是推動(dòng)光量子計算機大規模實(shí)用化的關(guān)鍵一步。光芯的自給率在穩步提升，國內的光器件企業(yè)市場(chǎng)份額增加。

　　光子芯片技術(shù)為何如此重要?這是因為它是我們實(shí)現云計算和通訊的關(guān)鍵技術(shù)，也是中國建設成為通訊大國的必經(jīng)之路。