光子芯片有望成为下一代芯片技术发展方向

随着电子科技产品的更新换代，人们对于电子产品的要求也会越来越高，而决定电子产品性能的关键在于芯片。不过，随着摩尔定律逐步逼近物理规律极限，微电子技术集成电路发展瓶颈已经出现，而利用光信号进行数据传输、处理和存储的光子芯片有望成为下一代芯片技术发展方向。

作为一项新兴技术，光子芯片技术有望带动整个信息技术产业进入“从电到光”的转变，并在未来光存储、光显示、光互联、光计算，以及医疗卫生和航天、国防等领域的发展中发挥重要作用。目前，全球部分国家正在加紧进行科研和产业布局，可以预见是，未来谁能率先在光子技术上实现突破，谁就能抢占信息技术产业链的“制高点”。

光子产业进入爆发前期

众所周知，在过去的几十年里计算机行业的发展始终遵循着“摩尔定律”——半导体电路晶体管的体积越来越小，单个芯片上可容纳的晶体管数变得越多，并呈每18到24个月翻一番的速度在迭代增长。而晶体管数量的增多意味着处理器的速度越快、效率越高。

而为了能在高速发展的IT行业立足，芯片制造商也一直致力于研发更小的晶体管。不过，晶体管的体积已经达到纳米级别，继续缩小的可能性正逐渐变小，“摩尔定律”的发展轨迹似乎已逼近极限。同时，晶体管依赖于电子移动来实现信息传递。而在芯片中由于光子不受电磁阻力等的影响，所以其传播速度比电子快，可达二十倍以上。这意味着如果将半导体通路中的电子信号替换为光子，则芯片在不改变大小的情况下，计算机运算速度也能加快数十倍。

在业内人士看来，光芯片在提升计算机运算速率上具有巨大的潜力，未来光子芯片替代微电子芯片将是大势所趋。“光进电退”演进至芯片内部，光芯片与微电子芯片比较，在算力、能耗、成本、尺寸方面优势明显。光芯片不仅可用于光通信设备、数据通信设备、无线通信设备、数据中心、超级计算、物联传感、人工智能等，还可以应用于智能手机、平板、穿戴等消费领域。

目前，整个IT产业正处在“从电到光”的转换过程，现在正是集成光路发展的最佳时间点。中科创星创始合伙人、“硬科技”理念提出者米磊认为光芯片是5G和物联网的基础设施，是真正人工智能时代的基础设施，未来不是消费电子时代，而是消费光子时代。

随着“消费光子”时代的到来，集成电路将走向集成光路时代，突破”摩尔定律”瓶颈；同时，消费电子时代将过渡到“消费光子” 时代，将带来万亿美金市场。在目前光子器件的应用领域中，各类摄像头模组、生物识别技术产品、5G通讯技术和设备的创新是未来光子器件的主要增量市场。

从产业链来看，下游及终端客户对上游光子器件的要求更加精密、轻薄，加工工艺更加高效、精准、复杂。随着下游智能手机摄像、识别模组的升级、自动驾驶技术的成熟、安防监控摄像机的智能化到无人机的普及等，直接带动光子器件的市场需求。同时，随着移动通信技术从4G到5G的发展，生物识别技术在消费电子中的应用、芯片材料的改良改进等外部技术的进步，光子产业将迎来了良好的发展机遇。

市场研究公司MarketsandMarkets预计，到2023年，全球光子学市场的规模将从2017年的5200亿美元增长到2023年的7804亿美元，复合年增长率为7.0%。市场需求增长主要是受到信息通信技术、医疗技术、生命科学、自动化视觉等领域的应用需求增长的驱动。其中，信息通信技术在整个光子学市场中占据最大的市场份额，未来将会保持着快速增长的态势。

加速布局“新赛道”

由于这一技术未来将在数据通信、生化医疗、自动驾驶、国防安全等大显身手，光子技术正成为资本市场的宠儿，欧美一批传统集成电路和光电巨头通过并购，正迅速进入光子领域抢占高地，以传统半导体强国为主导的全球光子产业格局悄然成形。

从大企业的行动上看，苹果、华为、英特尔、思科、IBM等国际顶尖公司纷纷布局光芯片，体现出行业对于光芯片的重视和投入。

而我国由于外部压力加上关键技术短缺，集成电路产业正在艰难前行。从产业角度来说，我国在光芯片研发速度上有望赶超国际，因此推动国内光芯片研发或许是为我国集成电路产业链纾困的关键一步。而我国也加快光子产业链的布局，掌握关键核心技术，让国内企业摆脱对国外光芯片供应商的依赖。

2018年1月，国家工信部发布了中国光电子器件发展五年路线图（2018-2022），其中明确提及了中国光通信器件产业目标：2022年中低端光电子芯片国产化率超过60%，高端光电子芯片的国产化率突破20%；2022年国内企业占据全球光通信器件市场份额的30%以上，有1家企业进入全球前3名。

除了国家政策，国内企业也纷纷加码光芯片技术领域。近年来，华为加速布局光芯片领域，比如在英国购置500亩地建设光芯片厂，收购了英国集成光子研究中心CIP Technologies以及比利时硅光技术开发商Caliopa等，这些都展示了华为对光芯片领域的重视。

另外，不得不提的一家公司便是中科创星。早在2014年，中科创星便已侧重在光电领域的布局，以突破“卡脖子”技术为目标，在信息的获取、传输、存储、计算、显示与交互等细分领域持续组网“修路”。目前已经累计投资了源杰半导体、鲲游光电、鲁汶仪器、曦智科技、阿达智能、橙科微电子、锐思智芯、芯声智能、本源量子、洛微科技、赛富乐斯等在内的90余家半导体企业。

在国家政策以及资金的大力扶植之下，我国光电产业正在迅速发展，中高端芯片也逐渐由国外进口，转向自主研发、供给。在新兴科技的发展与中国整体市场的推动作用下，我国光子产业将迎来全面发展。

而为了推进光子产业更快发展，由北京市科学技术委员会联合北京经济技术开发区管委会共同举办的“2020中国光子产业高峰论坛”将于11月24日在经开区举办，旨在推进北京光子产业大力发展，促进企业及市场深度对接，聚集国内外光学青年人才，着力为北京市打造新兴科技品牌。

为期一天的2020中国光子产业高峰论坛以“聚合产业势能、开启光子元年”为主题，同期还将举办2020中国光子智库闭门会议，以及光子硬科技平行论坛，浦丹光电、外号科技、中科慧远、摩尔芯光等企业将参与论坛。

此外，本次高峰论坛还设置共同推动北京光子产业创新发展项目签约仪式。包括北京电控与西科控股的战略合作签约以及燕东微电子、电子城高科、电控产投、西科控股、中科创星、先导院六方集中签约，旨在打造光电子产业集群，进一步提升北京光子产业核心竞争力，抢占未来经济及科技发展制高点。
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