布局|瞭望 | 以科技革命的战略眼光布局光子芯片
信息时代的基础设施是电子芯片(集成电路) , 人工智能时代将更多地依托光子芯片(集成光路) , 光子芯片是未来新一代信息产业的基础设施和核心支撑
光子对电子并不是替代关系 , 准确地讲光子产业是对电子产业的升级 , 能够催生新的产业
现在是否应全面布局人工智能时代的基础设施 , 大力发展培育光子芯片 , 引领未来的“消费光子时代”?
随着国内相关技术的快速发展 , 中外差距正日益缩小 , 且我国在局部已具有领先优势
文 | 米磊
随着全球集成电路产业发展进入“后摩尔时代” , 其进一步提升的难度与时间成本都非常之高 。 在面向“后摩尔时代”的潜在颠覆性技术里 , 光子芯片已进入人们的视野 。 其所具有的高速度、低能耗、工艺技术相对成熟等优势 , 能够有效突破传统集成电路物理极限上的瓶颈 , 满足新一轮科技革命中人工智能、物联网、云计算等产业对信息获取、传输、计算、存储、显示的技术需求 。 也因之国际巨头正投入大量资源进行研发 , 目前已对传统芯片形成部分替代 , 并在5G通信、大数据中心等领域开拓了大量新应用 。
对我国而言 , 既要在传统赛道电子芯片领域尽快补短板 , 也要尽早在光子芯片等新赛道布局发力 。 双管齐下 , 抓住新一轮科技革命和产业变革的机遇 , 努力争取实现“非对称赶超” 。
光子学是与电子学平行的科学
芯片是人类信息技术史上的一次变革性突破 。 从石器时代的壁画、岩画 , 到农业时代的竹简、活字印刷术 , 再到工业时代的电话、电报、电视 , 人类信息生成、传输、处理、存储等载体发生了多次变革 。 从本质上讲 , 芯片就是通过利用半导体材料的物理特性来实现对承载信息的微观粒子(电子或光子等)的操控 , 进而实现信息生成、传输、处理、存储等的一种关键技术 。
电子芯片是利用电子来生成、处理和传输信息的 , 光子芯片则是利用光子来生成、处理、传输并显示信息的 。
自19世纪末、20世纪初物理学发现电子以来 , 人类开辟了电子技术的新时代 。 通过在半导体材料上对电子进行操控 , 人类实现了通过电子来生成、处理和传输信息 , 实现了信息技术的跨越式发展 。 从首个电子管被制造出来 , 到晶体管诞生 , 半导体技术不断发展 。 直到集成电路被发明出来 , 电子芯片成为现代信息技术的基石 , 推动人类社会进入了微电子科技时代 。 电子芯片诞生以来 , 经过六七十年的发展 , 围绕它已形成一个成熟、庞大的产业体系 , 带动了信息产业、软件行业和消费电子产业的高速发展 , 催生了CPU、操作系统、PC、手机、笔记本电脑等数万亿的产值以及下游互联网、人工智能等应用领域几十万亿的产值 。
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