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半导体这场仗,现已打了好几年了。全世界都盯着我国的芯片工业,看这个被卡了脖子的国家究竟怎样包围。
有人觉得路被堵死了就只能等,等距离越拉越大;也有人断语,老路走不通那就只能换条路。最近两年,光子芯片这个词频频出现在大众视界里。
说白了,传统芯片靠电子传信号,光子芯片靠光。光比电快,这事地球人都知道,可难点历来不在于"光快不快",而在于"光能不能被装进芯片里,还能批量造出来"。
2025年6月,江苏无锡的一条芯片产线英寸薄膜铌酸锂光子芯片晶圆顺畅下线了。
这条产线由上海交通大学无锡光子芯片研讨院建造,配备了超100台世界尖端CMOS工艺设备,覆盖了薄膜铌酸锂光子芯片从光刻、薄膜堆积、刻蚀、湿法、切开、量测到封装的全闭环工艺。
看起来仅仅一次一般的下线典礼,但在行的人都知道这在某种程度上预示着什么——我国在光子芯片范畴,现已走通了从研发到量产的全链条。实际上,这条中试线月就正式启用了。
其时在2024集成电路(无锡)立异开展大会上,国内首条光子芯片中试线在无锡市滨湖区正式启用。从启用到首片晶圆下线,不到一年时刻走完了全流程验证,速度适当惊人。
提到"比硅基芯片快1000倍",不少人榜首反响肯定是觉得夸张了。其实这个说法背面,有清华大学和上海交大的硬数据做支撑。
先看清华这边。清华大学电子工程系方璐副教授课题组、自动化系戴琼海院士课题组,创始分布式广度智能光核算架构,研发全球首款大规模干与衍射异构集成芯片"太极"(Taichi),完结了160TOPS/W的通用智能核算。
这一效果于2024年4月宣布在世界尖端学术期刊《Science》上。160 TOPS/W是什么概念?有科技媒体做过比照,太极芯片的能效是英伟达H100的约1000倍。
也就是说,做相同的AI推理使命,光子芯片耗费的能量只要传统芯片的千分之一乃至更少。这不是快一点点,而是快到了一个彻底不同的层面。
2024年8月,该校电子工程系方璐教授课题组与自动化系戴琼海院士课题组再次获得了重大开展,创始了全前向智能光核算练习架构,并成功研发出"太极-II"光芯片,这一效果标志着光核算系统在大规模神经网络的高效精准练习方面迈出了重要一步。
这篇论文宣布在了《天然》杂志上。如果说"太极"处理的是推理问题,那"太极-II"霸占的则是练习难关——AI大模型的练习和推理缺一不可,通用智能光核算芯片"太极"初次将光核算从原理验证面向了大规模试验使用,但未能开释智能光核算的"练习之能"。
再看上海交大的开展。2025年12月,上海交通大学科研人员在新一代光核算芯片范畴获得打破,初次完结了支撑大规模语义媒体生成模型的全光核算芯片,相关效果宣布于《科学》杂志。
这款叫做"LightGen"的芯片有多凶猛?LightGen 一起将算力与能效相较顶尖数字芯片提高 2 个数量级。
并且它不是让电辅佐光去做核算,而是让全光芯片完好完结"输入—了解—语义控制—生成"的闭环。
能够说,从清华的"太极"到上海交大的"LightGen",我国高校在光核算芯片范畴的研讨效果现已密布地登上了世界尖端学术期刊,含金量毋庸置疑。
回头再看无锡下线的薄膜铌酸锂调制器芯片。中科院上海微系统与信息技能研讨所的研讨团队,经过晶圆级工艺制备出的异质集成薄膜铌酸锂电光调制器,在C波段完结了超越110 GHz的3-dB电光带宽。
而传统的硅光调制器卡了多年的上限大约在60GHz左右,那不是工艺距离,而是硅这样一种资料自身的物理天花板。换了薄膜铌酸锂,这个天花板直接被掀掉了。
聊到资料,就不能不提一家山东济南的企业——济南晶正电子。这家公司的创始人胡文2010年作为海归回国创业,历经无数次试验,首先开发出纳米厚度铌酸锂单晶薄膜产品。
十几年前,铌酸锂单晶薄膜简直没什么商业经济价值,全球重视的人很少。胡文和团队就这么啃了多年冷板凳,只要投入没有收益。现在,我国已成全球铌酸锂制作重镇,产能占全球42%。
而晶正电子以超九成的收入比例稳居全球龙头。哈佛、耶鲁、剑桥那些做薄膜铌酸锂研讨的顶尖试验室,用的资料许多都是从济南运曩昔的。
这种"隐形冠军"式的存在,恰恰说明晰一个道理——真实的中心竞赛力,是在他人不重视的时分静静堆集出来的。
说完技能和资料,就绕不开美国的芯片封闭了。从2019年开端,美国就一步步收紧对华半导体出口控制。
美国政府于2019年成功压服荷兰政府取消了向中芯世界出口EUV光刻设备的许可证。2020年12月,又将中芯世界列入实体清单。
2022年10月,拜登政府进一步施行了广泛的先进半导体制作设备出口控制。层层加码,意图很清晰——锁死我国在先进制程上的开展。
没有EUV光刻机,我国的硅基芯片制程就被卡在了7纳米邻近。在硅基芯片这条赛道上,这确实是个严峻的实际。
可光子芯片这条路,偏偏不需求EUV。薄膜铌酸锂的加工用的是深紫外光刻设备,归于我国手里已有的老练配备。资料系统不同,工艺途径也就不同。
美国费了这么大劲封闭EUV,在光子芯片赛道上愣是使不上力。这并非匆促之下的暂时决议计划。
晶正电子从2010年就开端深耕铌酸锂薄膜资料,上海交大金贤敏教授同一年就转向了光子芯片方向。
十几年的技能沉淀,等来了AI算力需求迸发、硅基芯片功耗墙越来越难打破的前史窗口。制裁是催化剂,但地基早在十几年前就开端浇筑了。
商场端的数据也在用线%;公司全体成绩完结归母净利润1.91亿元,同比增加3283.33%。
其间数据中心事务暴增超七倍,收入占比超越50%,成为公司最重要的收入来历。这种增加不是靠补助堆出来的,是AI数据中心对高速光模块的刚性需求在驱动。
不仅仅源杰科技,仕佳光子2025年前三季度完结经营收入15.6亿元,同比增加113.99%;完结归母净利润3亿元,同比增加733.33%。
整个光芯片赛道正在迎来迸发式增加。2024年我国光芯片商场规模为66亿元,同比增加43.5%,2025年商场规模约为89亿元,猜测2026年我国光芯片商场规模将到达116亿元。
进入2026年,工业化进程显着提速。2026年被业界称为薄膜铌酸锂量产元年。
随同AI大模型开展、800G/1.6T/3.2T光模块需求井喷,薄膜铌酸锂凭仗带宽超110GHz、功耗降40%、尺度缩60%的优势,从"可选技能"跃升为"必选技能"。
三安光电的铌酸锂晶体、晶片工艺在2025年全面老练,2026年3月揭露承认已储藏生产才能,面向光通信、射频商场,并已向中际旭创、新易盛、光迅等头部光模块厂商送样TFLN调制器芯片。
无锡中试线的开展规划相同需求咱们来重视。据介绍,该中试线将发布PDK(工艺规划包),供给对外流片服务。
这个PDK的含义,或许比一片晶圆的下线还要深远。说白了,今后他人做光子芯片,要调用我国拟定的工艺规范来流片。从"用他人的规则"到"他人来用你的规则",换的不是技能,是话语权。
清醒比盲目乐观更重要。光核算并非要代替电子核算,而是构成"电子+光子"的混合算力架构:通用核算、序列运算仍由电子芯片承当,高并行、高实时的张量运算由光芯片承当。
台积电、英特尔、博通也在布局光电交融技能道路年推出整合共封装光学技能的核算引擎,英特尔则在光纤通信大会上展现了其光学核算互连芯片。
竞赛远未完毕。我国抢先的是薄膜铌酸锂这个详细方向,并非一切光子芯片赛道都现已拿下。持久来看,构建自主可控的中心工艺才能,才是真实的完结进口代替的要害。
从无锡那片安静下线的晶圆,到济南那间十几年如一日据守的工厂,再到清华试验室里以《周易》为创意命名的"太极"芯片、上海交大登上《科学》的"LightGen"——我国光子芯片走到今日,靠的不是一夜之间的奇观,而是一代科研工作者沉得住气、耐得住孤寂的长时间据守。
封闭能够堵截某一条技能途径,却切不断一个国家自主立异的毅力和底气。有些路看起来绕远了,其实走着走着就发现,刚好绕到了他人前面。
2026年,薄膜铌酸锂的量产大幕刚刚摆开,这场"换道"之旅才刚刚走到最精彩的章节。这张牌,是我国人自己打出来的牌,后边还有更多的牌要出。
