9月18日特稿（李明）芯片在信息通信產業(yè)中扮演著“心臟”的角色，雖然我國信息通信產業(yè)尤其是光通信產業(yè)規(guī)模巨大、發(fā)展迅猛，但國內產業(yè)鏈在自主芯片方面仍然相對薄弱，近幾年被“卡脖子”的事件屢屢上演，“缺芯”、“芯痛”成為我國光通信產業(yè)亟待解決的問題。
那么，為何自研芯片之路如此艱難？國內產業(yè)鏈應該如何改變在芯片方面受制于人的窘境？哪些創(chuàng)新的技術領域是我們逆襲的機會？對此，在“第23屆中國國際光電博覽會”期間，北京大學教授周治平在接受C114專訪時為我們進行了解讀。
如何改變這種受制于人、被“卡脖子”的現(xiàn)狀呢？周治平認為要從根本解決問題：首先，產業(yè)鏈所有領域都應該認認真真的關注芯片領域，做芯片是非常復雜的過程，需要能潛得住心，做芯片和賣芯片的人、特別是投資芯片的人不能急功近利，不能希望一兩年改變現(xiàn)狀；與此同時，人才培養(yǎng)方面也要大量投入，而大量投入僅僅依靠企業(yè)也不行，還要國家、政府機構在這方面的高度重視，特別是光通信行業(yè)的芯片。只有在這些方面做得比較好，才可能更早擺脫“卡脖子”的現(xiàn)狀。
今年3月，工業(yè)和信息化部印發(fā)的《“雙千兆”網絡協(xié)同發(fā)展行動計劃（2021-2023年）》指出，要進行產業(yè)鏈強鏈補鏈行動，著力提升核心芯片、網絡設備、模塊、器件等的研發(fā)制造水平，推進實現(xiàn)我國通信產業(yè)鏈自立自強，培育壯大產業(yè)生態(tài)。
與此同時，新基建戰(zhàn)略和相關政策的推出，也對光通信產業(yè)尤其是芯片帶來新的發(fā)展機遇。周治平表示：新基建戰(zhàn)略的推進，對光通信行業(yè)是全方位的促進，對運營商、設備商、儀器、器件、芯片等都是全方位推進，更加重要的是在芯片和光電器件方面的巨大推進作用。今年的光博會，我們已經看到芯片、器件方面的展商越來越多，產品質量越來越高。
不再跟隨，換道超車
不可否認的是，在光通信芯片等核心元器件上，其主導權長期以來掌握在他國企業(yè)手中，尤其是高速率光通信芯片國產化率較低，主要依賴于美日等國外廠商。那么，作為后來者還能否居上呢？
在周治平看來，硅基光電子技術將是我們實現(xiàn)“換道超車”的核心技術。
簡單來說，硅基光電子技術的原理是：在指導微電子發(fā)展的“摩爾定律”基本失效、集成電路芯片的發(fā)展趨于飽和的情況下，為了應對人們對數(shù)據(jù)流量需求的持續(xù)爆發(fā)式增長，而電子芯片無能為力的情況下，使用與硅基集成電路技術兼容的技術和方法，將微納米級的光子、電子、光電子器件集成在同一硅襯底上，形成一個既快速又便宜的新型大規(guī)模光電集成芯片——硅基光電子芯片。
“硅基光電子集合了微電子、光電子和光通信的所有優(yōu)勢，具備高帶寬、高速度、低能耗、低成本、集成度高、功能性強的特點，不僅可以支撐大數(shù)據(jù)時代的通信設備、數(shù)據(jù)中心、超級計算、雷達、物聯(lián)傳感、人工智能等產業(yè)，更有可能在不久的將來進入消費市場，發(fā)展前景非常大。”周治平認為，“只有在硅基光電子方面做得比較好，我們就可以把微電子、純粹的光電子方面的缺點相輔相成的補回來。”
在此之前，周治平早已提出這樣的觀點：傳統(tǒng)微電子技術的開發(fā)，從45納米到22納米再到更窄線寬12納米、7納米、5納米的開發(fā)，是一個厚積薄發(fā)的過程。如果再去重復半導體技術先進國家走過的路是非常艱難的；而且傳統(tǒng)微電子技術在不斷擴大規(guī)模和降低成本上越來越難以協(xié)調，而基于硅基光電子技術完全可以不用花那么多錢。硅基光電子技術，恰恰提供了另外一個選擇。
可以說，硅基光電子技術是光電融合技術的“金字塔”，硅基光電子芯片也是目前半導體芯片發(fā)展的最高級階段。周治平建議：“不要跟著微電子領域22納米、12納米、7納米、5納米這樣跟下去，沒有必要。因為芯片的計算、處理功能用硅基光電子芯片中的光學功能可以在很大程度上使芯片的功能增加，真正實現(xiàn)換道超車。”
亟需真正投入，有望短時間內趕上國外技術
從產業(yè)化來看，IBM、英特爾、臺積電、格羅方德、思科、Acacia等多家巨頭已經對硅基光電子芯片進行了商業(yè)化的批量生產，而且以硅基光電子芯片為核心的光模塊也在數(shù)據(jù)中心和通信系統(tǒng)中獲得了大量應用，硅基光電子產業(yè)鏈已經形成。
在國內，我國產業(yè)鏈已經在硅基光電子芯片方面有所進展。據(jù)周治平介紹，例如，重慶高新區(qū)聯(lián)合微電子中心已經宣布向全球提供硅光芯片流片服務，目前聯(lián)合微電子中心已與國內外100多家企業(yè)簽約流片服務。
“在硅基光電子芯片方面我們迎來了很大的希望。”周治平展望道：如果我們國家能夠在硅基光電子芯片的設計、制造、測試、封裝等方面真正投入，并且按照自然產業(yè)規(guī)律做，硅基光電子芯片是能夠在非常短的時間內至少能趕上國外的現(xiàn)狀技術，實現(xiàn)“換道超車”。
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