9月18日特稿(李明)芯片在信息通信產(chǎn)業(yè)中扮演著“心臟”的角色,雖然我國(guó)信息通信產(chǎn)業(yè)尤其是光通信產(chǎn)業(yè)規(guī)模巨大、發(fā)展迅猛,但國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈在自主芯片方面仍然相對(duì)薄弱,近幾年被“卡脖子”的事件屢屢上演,“缺芯”、“芯痛”成為我國(guó)光通信產(chǎn)業(yè)亟待解決的問(wèn)題。
那么,為何自研芯片之路如此艱難?國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈應(yīng)該如何改變?cè)谛酒矫媸苤朴谌说木骄??哪些?chuàng)新的技術(shù)領(lǐng)域是我們逆襲的機(jī)會(huì)?對(duì)此,在“第23屆中國(guó)國(guó)際光電博覽會(huì)”期間,北京大學(xué)教授周治平在接受C114專訪時(shí)為我們進(jìn)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(rèn)為要從根本解決問(wèn)題:首先,產(chǎn)業(yè)鏈所有領(lǐng)域都應(yīng)該認(rèn)認(rèn)真真的關(guān)注芯片領(lǐng)域,做芯片是非常復(fù)雜的過(guò)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(shí),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(guó)家、政府機(jī)構(gòu)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(wǎng)絡(luò)協(xié)同發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃(2021-2023年)》指出,要進(jìn)行產(chǎn)業(yè)鏈強(qiáng)鏈補(bǔ)鏈行動(dòng),著力提升核心芯片、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、模塊、器件等的研發(fā)制造水平,推進(jìn)實(shí)現(xiàn)我國(guó)通信產(chǎn)業(yè)鏈自立自強(qiáng),培育壯大產(chǎn)業(yè)生態(tài)。
與此同時(shí),新基建戰(zhàn)略和相關(guān)政策的推出,也對(duì)光通信產(chǎn)業(yè)尤其是芯片帶來(lái)新的發(fā)展機(jī)遇。周治平表示:新基建戰(zhàn)略的推進(jìn),對(duì)光通信行業(yè)是全方位的促進(jìn),對(duì)運(yùn)營(yíng)商、設(shè)備商、儀器、器件、芯片等都是全方位推進(jìn),更加重要的是在芯片和光電器件方面的巨大推進(jìn)作用。今年的光博會(huì),我們已經(jīng)看到芯片、器件方面的展商越來(lái)越多,產(chǎn)品質(zhì)量越來(lái)越高。
不再跟隨,換道超車
不可否認(rèn)的是,在光通信芯片等核心元器件上,其主導(dǎo)權(quán)長(zhǎng)期以來(lái)掌握在他國(guó)企業(yè)手中,尤其是高速率光通信芯片國(guó)產(chǎn)化率較低,主要依賴于美日等國(guó)外廠商。那么,作為后來(lái)者還能否居上呢?
在周治平看來(lái),硅基光電子技術(shù)將是我們實(shí)現(xiàn)“換道超車”的核心技術(shù)。
簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),硅基光電子技術(shù)的原理是:在指導(dǎo)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(yīng)對(duì)人們對(duì)數(shù)據(jù)流量需求的持續(xù)爆發(fā)式增長(zhǎng),而電子芯片無(wú)能為力的情況下,使用與硅基集成電路技術(shù)兼容的技術(shù)和方法,將微納米級(jí)的光子、電子、光電子器件集成在同一硅襯底上,形成一個(gè)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(shì),具備高帶寬、高速度、低能耗、低成本、集成度高、功能性強(qiáng)的特點(diǎn),不僅可以支撐大數(shù)據(jù)時(shí)代的通信設(shè)備、數(shù)據(jù)中心、超級(jí)計(jì)算、雷達(dá)、物聯(lián)傳感、人工智能等產(chǎn)業(yè),更有可能在不久的將來(lái)進(jìn)入消費(fèi)市場(chǎng),發(fā)展前景非常大。”周治平認(rèn)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(diǎn)相輔相成的補(bǔ)回來(lái)。”
在此之前,周治平早已提出這樣的觀點(diǎn):傳統(tǒng)微電子技術(shù)的開(kāi)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(kāi)發(fā),是一個(gè)厚積薄發(fā)的過(guò)程。如果再去重復(fù)半導(dǎo)體技術(shù)先進(jìn)國(guó)家走過(guò)的路是非常艱難的;而且傳統(tǒng)微電子技術(shù)在不斷擴(kuò)大規(guī)模和降低成本上越來(lái)越難以協(xié)調(diào),而基于硅基光電子技術(shù)完全可以不用花那么多錢。硅基光電子技術(shù),恰恰提供了另外一個(gè)選擇。
可以說(shuō),硅基光電子技術(shù)是光電融合技術(shù)的“金字塔”,硅基光電子芯片也是目前半導(dǎo)體芯片發(fā)展的最高級(jí)階段。周治平建議:“不要跟著微電子領(lǐng)域22納米、12納米、7納米、5納米這樣跟下去,沒(méi)有必要。因?yàn)樾酒挠?jì)算、處理功能用硅基光電子芯片中的光學(xué)功能可以在很大程度上使芯片的功能增加,真正實(shí)現(xiàn)換道超車。”
亟需真正投入,有望短時(shí)間內(nèi)趕上國(guó)外技術(shù)
從產(chǎn)業(yè)化來(lái)看,IBM、英特爾、臺(tái)積電、格羅方德、思科、Acacia等多家巨頭已經(jīng)對(duì)硅基光電子芯片進(jìn)行了商業(yè)化的批量生產(chǎn),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(yīng)用,硅基光電子產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)形成。
在國(guó)內(nèi),我國(guó)產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)在硅基光電子芯片方面有所進(jìn)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(jīng)宣布向全球提供硅光芯片流片服務(wù),目前聯(lián)合微電子中心已與國(guó)內(nèi)外100多家企業(yè)簽約流片服務(wù)。
“在硅基光電子芯片方面我們迎來(lái)了很大的希望。”周治平展望道:如果我們國(guó)家能夠在硅基光電子芯片的設(shè)計(jì)、制造、測(cè)試、封裝等方面真正投入,并且按照自然產(chǎn)業(yè)規(guī)律做,硅基光電子芯片是能夠在非常短的時(shí)間內(nèi)至少能趕上國(guó)外的現(xiàn)狀技術(shù),實(shí)現(xiàn)“換道超車”。
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