光子芯片邁出重要的一步，中國芯片繞開EUV光刻機(jī)將成真

日前那上海交通大學(xué)無錫光子芯片研究院宣布國內(nèi)首條光子芯片中試線正式啟用，代表著國內(nèi)光子芯片的產(chǎn)業(yè)化邁出了重要一步，光子芯片很快將不再是理論研究，而可能在不久的將來實現(xiàn)商用化。

業(yè)界都知道，制造芯片的最基本材料就是硅片，而硅片則是來自于日常生活中常見的沙子，不過將沙子變成硅片并不是太容易的事情，這方面目前主要由日本掌握，日本也是全球最大的硅片生產(chǎn)國，三星、臺積電、Intel等都要從日本采購硅片。

對于光子芯片來說，目前普遍認(rèn)為鈮酸鋰是最有希望的材料，鈮酸鋰化學(xué)特性較為穩(wěn)定，具有良好壓電效應(yīng)、光電效應(yīng)等，適合作為光子芯片的基礎(chǔ)材料，美國國防部曾評價電子學(xué)的基本材料是硅片，光子學(xué)的發(fā)源地很可能就是鈮酸鋰。

鈮酸鋰如此重要，但是將鈮酸鋰制造成光刻機(jī)可用的晶圓卻面臨不少的難題，中國各個機(jī)構(gòu)就一直為此努力，2019年南開大學(xué)解決了鈮酸鋰微加工的世界難題，2023年上海微系統(tǒng)所成功制備了6英寸的鈮酸鋰晶片--這是全球首次實現(xiàn)6英寸鈮酸鋰晶片的制備，再到如今上海交通大學(xué)無錫光子芯片研究院建設(shè)國內(nèi)首條光子芯片中試線，可見中國一直在一步步地推進(jìn)鈮酸鋰晶片的產(chǎn)業(yè)化。

上海交通大學(xué)無錫光子芯片研究院建設(shè)的中試平臺集科研、生產(chǎn)和服務(wù)于一體，配備了 100多 臺“國際頂級 CMOS 工藝設(shè)備”，覆蓋了薄膜鈮酸鋰光子芯片的各個工序，包括光刻、薄膜沉積、刻蝕等的全封閉工藝，實現(xiàn)了國內(nèi)完全自主化生產(chǎn)鈮酸鋰晶片的工序。

2022年《北京日報》報道指國內(nèi)首條光子芯片生產(chǎn)線籌建，2023年量產(chǎn)，配合這次的鈮酸鋰生產(chǎn)中試平臺，國內(nèi)將成為完整的光子芯片產(chǎn)業(yè)鏈，這些環(huán)節(jié)都將由國內(nèi)的設(shè)備完成，而無需再依賴海外設(shè)備，畢竟光子芯片為全新的產(chǎn)業(yè)，發(fā)展光子芯片得各自推進(jìn)設(shè)備的發(fā)展。

相比起硅基芯片，光子芯片對工藝的要求較低，一般只要百納米以上的工藝就能滿足要求，而這方面國內(nèi)的光刻機(jī)也已完全能達(dá)到技術(shù)水準(zhǔn)，更無需依賴ASML用于生產(chǎn)7納米以下工藝的EUV光刻機(jī)。

據(jù)悉光子芯片較硅基芯片可以快1000倍，而功耗卻低得多，如此可以對于5G、物聯(lián)網(wǎng)、服務(wù)器等行業(yè)需要高性能、低功耗的行業(yè)尤為合適，而光子芯片的發(fā)展面向的恰恰是這些方面。

值得注意的是光子芯片技術(shù)同樣得到美國企業(yè)的重視，NVIDIA就已與臺積電合作研發(fā)硅光子集成研發(fā)項目，以在圖形芯片上使用硅光子芯片異構(gòu)集成技術(shù)，降低GPU芯片的功耗，這與NVIDIA擔(dān)憂AI行業(yè)的大發(fā)展將導(dǎo)致全球能源供應(yīng)不足，NVIDIA創(chuàng)始人黃仁勛就認(rèn)為以目前的硅基芯片技術(shù)，即使采用更先進(jìn)的工藝，也AI也可能需要14個地球的能源，可見硅基芯片的能耗多么大，也可以看出美國芯片行業(yè)已在嘗試引入光芯片技術(shù)。

中國在光子芯片產(chǎn)業(yè)化方面的推進(jìn)，將有助于中國芯片行業(yè)實現(xiàn)彎道超車，因為如今都清楚研發(fā)EUV光刻機(jī)的技術(shù)難度實在太大，ASML的EUV光刻機(jī)就需要全球數(shù)十個國家的5000家企業(yè)合作，如果沿著這樣的路線前進(jìn)，中國芯片就只能一直跟隨，而在光子芯片等先進(jìn)芯片技術(shù)方面發(fā)展，現(xiàn)有的海外先進(jìn)芯片產(chǎn)業(yè)鏈就可能不再是中國芯片的桎梏。

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