中國芯片挑戰量子時(shí)代　量子器件花落北京

    腦電波的每一個(gè)微小的變化都被一一記錄；電腦CPU價(jià)格更便宜能耗更低，性能卻在5倍10倍的增長(cháng)；效率極高的半導體快速光源一旦普遍使用，全世界能耗將降低10%……這些都是不遠的將來(lái)量子芯片將顯示出的美好應用前景。 

　　目前，在北京的一些重點(diǎn)實(shí)驗室里，與量子芯片相關(guān)的研究正在進(jìn)行。與早已瓜分完畢的傳統芯片市場(chǎng)相比，還處于群雄逐鹿時(shí)代的量子芯片研發(fā)競爭中，蘊含著(zhù)后起國家搶占未來(lái)芯片市場(chǎng)的絕好機遇。

　　群“芯”閃耀難撼奔騰芯

　　在我國的一些實(shí)驗室中，還進(jìn)行著(zhù)為數眾多的中國芯項目?！褒埿尽?、“漢芯”、“鳳芯”、“方舟”、“眾志”……組成了一支浩浩蕩蕩的中國“芯”軍。然而，中國國家納米科學(xué)中心首席科學(xué)家王肇中對這樣熱鬧的“中國芯”浪潮卻并不樂(lè )觀(guān)，相反卻有著(zhù)深深的憂(yōu)慮。

　　王肇中說(shuō)，我經(jīng)常能夠在報道中看到中國芯項目的介紹，報道中，某款中國設計芯片性能達到了英特爾公司奔三芯片水平這樣的表述屢見(jiàn)不鮮。但其實(shí)這種表述中就存在著(zhù)當前中國芯片產(chǎn)業(yè)極大的認識誤區。他解釋說(shuō)，因為這種比較沒(méi)有任何意義。在半導體工業(yè)中從來(lái)就是“winner wins all”(贏(yíng)家通吃)，第二名就沒(méi)有市場(chǎng)。而沒(méi)有市場(chǎng)前景的芯片根本不能承擔起中國芯的重任。

　　王肇中表示，除了國防領(lǐng)域，中國在別國已經(jīng)取得絕對優(yōu)勢的芯片領(lǐng)域再尋求突破是沒(méi)有意義的。作為法國國家科研院光子與納米結構實(shí)驗室主任研究員，王肇中介紹了法國的失敗教訓。他說(shuō)，法國為了建立本國獨立自主的電腦工業(yè)，投入巨大的資金和人力推動(dòng)成立了BULL計算機公司。但BULL從成立開(kāi)始就一直是一個(gè)賠錢(qián)公司，已經(jīng)多次走到破產(chǎn)邊緣。中國芯片產(chǎn)業(yè)不能再步其后塵。

芯片向“量子”突圍

　　科學(xué)發(fā)展到今天，任何一個(gè)國家都不可能獨立發(fā)展和擁有所有的科學(xué)技術(shù)。芯片產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也是如此。目前美國牢牢把握著(zhù)電腦通用芯片市場(chǎng)、日韓在存儲芯片市場(chǎng)也占據了領(lǐng)先優(yōu)勢。近年來(lái)，歐洲著(zhù)力發(fā)展汽車(chē)電子設備，也殺出了一片天地。他們的芯片發(fā)展方向都有一個(gè)共同的特點(diǎn)，搶占市場(chǎng)。根據統計，以汽車(chē)電子設備市場(chǎng)為例，目前售價(jià)為1萬(wàn)歐元的汽車(chē)，就包含有一兩千歐元的電子設備，市場(chǎng)前景廣闊。

　　王肇中認為，中國芯要突圍必須選擇那些目前還不存在激烈競爭而市場(chǎng)前景看好的方向。他舉例說(shuō)，光通訊是未來(lái)信息高速公路的最佳選擇，構建光通訊平臺需要大量的功能性元件。例如，集成光器件、光開(kāi)關(guān)、光電轉換器件等等都潛在著(zhù)巨大的市場(chǎng)需求。此外，快速光源、超導量子干涉器件等等都還不存在市場(chǎng)霸主，也是中國芯可以突破的方向。

　　量子器件花落北京

　　1納米等于10億分之1米，約相當3到5個(gè)原子緊密排列在一起的長(cháng)度。當微電子器件加工精度進(jìn)入50納米以后，一些在宏觀(guān)尺度下可以忽略的效應將產(chǎn)生。電路速度會(huì )由于電子傳輸距離的縮小而極大提高、而能耗也會(huì )相應更低。利用產(chǎn)生這些微觀(guān)效應原理生產(chǎn)的芯片就是量子芯片。

　　很多傳統的芯片加工理論在這些新變化的影響下都必須修改甚至重建。

    此時(shí)，量子芯片所顯露出來(lái)的廣闊應用前景讓人振奮。進(jìn)入量子芯片時(shí)代的電腦芯片意味著(zhù)更低的能耗、更高的性能以及更便宜的價(jià)格。王肇中介紹說(shuō)，目前應用量子理論制造的一些尖端儀器已經(jīng)在一些特種部門(mén)使用。例如，量子干涉器件可用于地磁測量、尋找礦藏、探測腦電波等?？捎糜谔娲鷤鹘y照明的量子光源的開(kāi)發(fā)同樣前景廣闊，有統計預測，一旦人類(lèi)普及使用了量子光源，全球能耗將降低10%。此外，未來(lái)信息高速公路的不二平臺光通信網(wǎng)絡(luò )的建立也有賴(lài)于眾多功能性元件的發(fā)明。這些都是微電子器件進(jìn)入量子時(shí)代所帶來(lái)的新機遇。

　　中科院物理所正在研究的固體太陽(yáng)能電池中所使用的光電轉換功能器件就是目前國際量子級微電子器件研究的熱點(diǎn)。目前這套太陽(yáng)能電池的光電轉換率已經(jīng)達到國際一流水平，穩步向實(shí)用階段邁進(jìn)。而就在2005年6月，北京市大規模生產(chǎn)高效高亮度發(fā)光二極管擴建項目,在北京光機電一體化基地開(kāi)工建設。這種利用量子理論制造的半導體光源不僅能使電能轉化為光能的效率提高到80%,而且壽命長(cháng)達12萬(wàn)小時(shí)以上,是普通白熾燈的50倍以上。