回看剛過去的2021年半導(dǎo)體和新興產(chǎn)業(yè),維科網(wǎng)在新舊交替之際,維科網(wǎng)電子工程梳理總結(jié)了十大前沿技術(shù)及其展望:

一、量子計(jì)算

量子計(jì)算是一種遵循量子力學(xué)規(guī)律調(diào)控量子信息單元進(jìn)行計(jì)算的新型計(jì)算模式。對(duì)照于傳統(tǒng)的通用計(jì)算機(jī),其理論模型是通用圖靈機(jī);通用的量子計(jì)算機(jī),其理論模型是用量子力學(xué)規(guī)律重新詮釋的通用圖靈機(jī)。

從可計(jì)算的問題來看,量子計(jì)算機(jī)只能解決傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)所能解決的問題,但是從計(jì)算的效率上,由于量子力學(xué)疊加性的存在,某些已知的量子算法在處理問題時(shí)速度要快于傳統(tǒng)的通用計(jì)算機(jī)。

2016年中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)的量子信息重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室李傳鋒教授研究組首次研制出非局域量子模擬器,并且模擬了宇稱—時(shí)間(Parity-time, PT)世界中的超光速現(xiàn)象。

這一實(shí)驗(yàn)充分展示了非局域量子模擬器在研究量子物理問題中的重要作用。

量子模擬器是解決特定問題的專用量子計(jì)算機(jī),這一概念最早由費(fèi)曼于1981年提出。費(fèi)曼認(rèn)為自然界本質(zhì)上是遵循量子力學(xué)的,只有用遵循量子力學(xué)的裝置,才能更好地模擬它,這個(gè)力學(xué)裝置就是量子模擬器。量子模擬器研究中,人們更多關(guān)注的是它的量子加速能力,通常情況下,一個(gè)量子模擬器所操控的量子比特?cái)?shù)越多,它的運(yùn)算能力就越強(qiáng)。

2021年10月,中科院量子信息與量子科技創(chuàng)新研究院科研團(tuán)隊(duì)在超導(dǎo)量子和光量子兩種系統(tǒng)的量子計(jì)算方面取得重要進(jìn)展,使中國成為世界上唯一在兩種物理體系達(dá)到“量子計(jì)算優(yōu)越性”里程碑的國家。

據(jù)媒體報(bào)道,2022年1月23日,我國首個(gè)量子計(jì)算全球開發(fā)者平臺(tái)正式上線。該平臺(tái)前身為國內(nèi)首個(gè)以“量子計(jì)算”為主要特色的雙創(chuàng)平臺(tái),目前正式升級(jí)為2.0版,更新為“量子計(jì)算全球開發(fā)者平臺(tái)”,旨在將量子計(jì)算全球開發(fā)者平臺(tái)打造成國內(nèi)首個(gè)“經(jīng)典-量子”協(xié)同的量子計(jì)算開發(fā)和應(yīng)用示范平臺(tái),推進(jìn)量子計(jì)算產(chǎn)業(yè)落地。

二、邊緣計(jì)算

邊緣計(jì)算,是指在靠近物或數(shù)據(jù)源頭的一側(cè),采用網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算、存儲(chǔ)、應(yīng)用核心能力為一體的開放平臺(tái),就近提供最近端服務(wù)。

其應(yīng)用程序在邊緣側(cè)發(fā)起,產(chǎn)生更快的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)響應(yīng),滿足行業(yè)在實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)、應(yīng)用智能、安全與隱私保護(hù)等方面的基本需求。邊緣計(jì)算處于物理實(shí)體和工業(yè)連接之間,或處于物理實(shí)體的頂端。

邊緣計(jì)算著重要解決的問題,是傳統(tǒng)云計(jì)算模式下存在的高延遲、網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定和低帶寬問題。舉一個(gè)現(xiàn)實(shí)的例子,幾乎所有人都遇到過手機(jī)APP 出現(xiàn)404錯(cuò)誤的情況 ,這樣的一些錯(cuò)誤出現(xiàn)就和網(wǎng)絡(luò)狀況、云服務(wù)器帶寬限制有關(guān)系。

由于資源條件的限制,云計(jì)算服務(wù)不可避免收到高延遲、和網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定帶來的影響,但是通過將部分或者全部處理程序遷移至靠近用戶或數(shù)據(jù)收集點(diǎn),邊緣計(jì)算能夠大大減少在云中心模式站點(diǎn)下給應(yīng)用程序所帶來的影響。

僅在2021年上半年,就有12家邊緣計(jì)算企業(yè)完成融資,數(shù)額從千萬至上億不等。

根據(jù)市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)IDC最新的《全球邊緣計(jì)算支出報(bào)告》指出,到2022年,全球在邊緣計(jì)算上的支出預(yù)計(jì)將達(dá)到1760億美元,比2021 年成長14.8%。企業(yè)和服務(wù)提供商在邊緣解決方案的硬件、軟件和服務(wù)上的支出預(yù)計(jì)將在2025 年保持此成長速度,屆時(shí)支出將達(dá)到近2740億美元。

三、自動(dòng)駕駛

自動(dòng)駕駛汽車,又稱無人駕駛汽車、電腦駕駛汽車,為一種運(yùn)輸動(dòng)力的無人地面載具。作為自動(dòng)化載具,自動(dòng)駕駛汽車不需要人類操作即能感測(cè)其環(huán)境及導(dǎo)航。

完全的自動(dòng)駕駛汽車仍未全面商用化,大多數(shù)均為原型機(jī)及展示系統(tǒng),僅有部分可靠技術(shù)下放至量產(chǎn)車型,逐漸成為現(xiàn)實(shí)。

自動(dòng)駕駛相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù),包括環(huán)境感知、邏輯推理和決策、運(yùn)動(dòng)控制、處理器性能等。隨著機(jī)器視覺、模式識(shí)別軟件和光達(dá)系統(tǒng)的進(jìn)步,車載計(jì)算機(jī)可以通過將機(jī)器視覺、感應(yīng)器數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)相結(jié)合來控制汽車的行駛。

技術(shù)的進(jìn)步為各家汽車廠商“自動(dòng)駕駛”的發(fā)展奠定了基石。另一方面,普及還存在一些關(guān)鍵技術(shù)問題需要解決,包括車輛間的通信協(xié)議規(guī)范,有人無人駕駛車輛共享車道的問題,通用的軟件開發(fā)平臺(tái)建立、多種傳感器之間信息融合以及視覺算法對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性問題等。

按照我國《汽車駕駛自動(dòng)化分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》中有明確規(guī)定,基于駕駛自動(dòng)化系統(tǒng)能夠執(zhí)行動(dòng)態(tài)駕駛?cè)蝿?wù)的程度,根據(jù)在執(zhí)行動(dòng)態(tài)駕駛?cè)蝿?wù)中的角色分配以及有無設(shè)計(jì)運(yùn)行條件限制,將駕駛自動(dòng)化分成L0-L5級(jí)。

目前各大汽車廠商追求的技術(shù)評(píng)級(jí)為L4級(jí),即高度自動(dòng)化;汽車的自動(dòng)化系統(tǒng)幾乎已經(jīng)能夠替代駕駛員,由車輛完成所有駕駛操作,但限定道路和環(huán)境條件。

但相關(guān)業(yè)界人士也表示,目前L4級(jí)別自動(dòng)駕駛實(shí)際驗(yàn)證不充分,尚需要大量的運(yùn)行實(shí)例測(cè)試系統(tǒng),各汽車廠商比拼的其實(shí)是在開放路段跑了多少里程。

四、腦機(jī)接口

腦機(jī)接口技術(shù)是在人或動(dòng)物腦部與外部設(shè)備間建立的直接連接通道。在單向腦機(jī)接口的情況下,電腦接受腦部傳來的命令,或者發(fā)送信號(hào)到腦部,但不能同時(shí)發(fā)送和接收信號(hào) 。而雙向腦機(jī)接口允許腦部和外部設(shè)備間的雙向信息交換。在該定義中,"腦"一詞意指有機(jī)生命形式的腦部或神經(jīng)系統(tǒng) ,而并非僅僅是抽象的" 心智 "。"機(jī)"意指任何處理或運(yùn)算的設(shè)備。

2008年,匹茲堡大學(xué)神經(jīng)生物學(xué)家宣稱利用腦機(jī)接口,猴子能用操縱機(jī)械臂給自己喂食——這標(biāo)志著該技術(shù)發(fā)展已經(jīng)容許人們將動(dòng)物腦與外部設(shè)備直接相連。

2020年8月29日,埃隆·馬斯克自己旗下的腦機(jī)接口公司Neuralink舉行發(fā)布會(huì),找來“三只小豬”向全世界展示了可實(shí)際運(yùn)作的腦機(jī)接口芯片和自動(dòng)植入手術(shù)設(shè)備。

2021年10月腦虎科技成立,并于2022年1月11日宣布完成9700萬元的天使輪及Pre-A輪融資,這是目前國內(nèi)腦機(jī)接口領(lǐng)域最大規(guī)模的早期融資,主要投資機(jī)構(gòu)包括盛大、紅杉資本、涌鏵等。

值得關(guān)注的是,在學(xué)術(shù)界因腦機(jī)接口技術(shù)衍生出的倫理學(xué)爭論目前尚未解決。腦機(jī)接口技術(shù)原本是為修復(fù)殘疾人的受損功能,但也不能忽視可能將帶來一系列關(guān)于“何為人類”、“心靈控制”等問題。

五、全真互聯(lián)網(wǎng)/元宇宙

元宇宙一詞誕生于1992年的科幻小說《雪崩》,小說描繪了一個(gè)龐大的虛擬現(xiàn)實(shí)世界,在這里,人們用數(shù)字化身來控制,并相互競(jìng)爭以提高自己的地位,到現(xiàn)在看來,描述的還是超前的未來世界。

本質(zhì)上是對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的虛擬化、數(shù)字化過程,需要對(duì)內(nèi)容生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)、用戶體驗(yàn)以及實(shí)體世界內(nèi)容等進(jìn)行大量改造。但元宇宙的發(fā)展是循序漸進(jìn)的,是在共享的基礎(chǔ)設(shè)施、標(biāo)準(zhǔn)及協(xié)議的支撐下,由眾多工具、平臺(tái)不斷融合、進(jìn)化而最終成形。它基于擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)技術(shù)提供沉浸式體驗(yàn),基于數(shù)字孿生技術(shù)生成現(xiàn)實(shí)世界的鏡像,基于區(qū)塊鏈技術(shù)搭建經(jīng)濟(jì)體系,將虛擬世界與現(xiàn)實(shí)世界在經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)、社交系統(tǒng)、身份系統(tǒng)上密切融合,并且允許每個(gè)用戶進(jìn)行內(nèi)容生產(chǎn)和世界編輯。

2021年是全真互聯(lián)網(wǎng)/元宇宙元年,2021年初,Soul App在行業(yè)內(nèi)首次提出構(gòu)建“社交元宇宙”。2021年3月,被稱為元宇宙第一股的羅布樂思正式在紐約證券交易所上市;5月,微軟首席執(zhí)行官薩蒂亞·納德拉表示公司正在努力打造一個(gè)“企業(yè)元宇宙”;8月,英偉達(dá)宣布推出全球首個(gè)為元宇宙建立提供基礎(chǔ)的模擬和協(xié)作平臺(tái);8月,字節(jié)跳動(dòng)斥巨資收購VR創(chuàng)業(yè)公司Pico;10月28日,美國社交媒體巨頭臉書(Facebook)宣布更名為“元”(Meta),來源于“元宇宙”(Metaverse)。

2021年12月21日,百度發(fā)布的首個(gè)國產(chǎn)元宇宙產(chǎn)品“希壤”正式開放定向內(nèi)測(cè),用戶憑邀請(qǐng)碼可以進(jìn)入希壤空間進(jìn)行超前體驗(yàn)。

六、云計(jì)算

是分布式計(jì)算的一種,指的是通過網(wǎng)絡(luò)“云”將巨大的數(shù)據(jù)計(jì)算處理程序分解成無數(shù)個(gè)小程序,然后,通過多部服務(wù)器組成的系統(tǒng)進(jìn)行處理和分析這些小程序得到結(jié)果并返回給用戶。

追溯云計(jì)算的根源,它的產(chǎn)生和發(fā)展與之前所提及的并行計(jì)算、分布式計(jì)算等計(jì)算機(jī)技術(shù)密切相關(guān),都促進(jìn)著云計(jì)算的成長。但追溯云計(jì)算的歷史,可以追溯到1956年,ChristopherStrachey發(fā)表了一篇有關(guān)虛擬化的論文,正式提出了虛擬化的概念。虛擬化是今天云計(jì)算基礎(chǔ)架構(gòu)的核心,是云計(jì)算發(fā)展的基礎(chǔ)。而后隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展,逐漸孕育了云計(jì)算的萌芽。

在2006年8月9日,Google首席執(zhí)行官埃里克·施密特(Eric Schmidt)在搜索引擎大會(huì)(SESSanJose2006)首次提出“云計(jì)算”(Cloud Computing)的概念。這是云計(jì)算發(fā)展史上第一次正式地提出這一概念,有著巨大的歷史意義。

2007年以來,“云計(jì)算”成為了計(jì)算機(jī)領(lǐng)域最令人關(guān)注的話題之一,同樣也是大型企業(yè)、互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)著力研究的重要方向。因?yàn)樵朴?jì)算的提出,互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和IT服務(wù)出現(xiàn)了新的模式,引發(fā)了一場(chǎng)變革。

在2008年,微軟發(fā)布其公共云計(jì)算平臺(tái)(Windows Azure Platform),由此拉開了微軟的云計(jì)算大幕。同樣,云計(jì)算在國內(nèi)也掀起一場(chǎng)風(fēng)波,許多大型網(wǎng)絡(luò)公司紛紛加入云計(jì)算的陣列。

2009年1月,阿里軟件在江蘇南京建立首個(gè)“電子商務(wù)云計(jì)算中心”。同年11月,中國移動(dòng)云計(jì)算平臺(tái)“大云”計(jì)劃啟動(dòng)。到現(xiàn)階段,云計(jì)算已經(jīng)發(fā)展到較為成熟的階段。

一直到2021年,我國云計(jì)算整體市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到2308億元左右 ,到2025年市場(chǎng)規(guī)模有望突破5400億元。

七、AIoT

AIoT意為智聯(lián)網(wǎng),由AI(人工智能)+IoT(物聯(lián)網(wǎng))兩部分融合而成。AIoT融合AI技術(shù)和IoT技術(shù),通過物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)生、收集來自不同維度的、海量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于云端、邊緣端,再通過大數(shù)據(jù)分析,以及更高形式的人工智能,實(shí)現(xiàn)萬物數(shù)據(jù)化、萬物智聯(lián)化。

隨著AI、IoT、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的快速發(fā)展,和在眾多產(chǎn)業(yè)中的垂直產(chǎn)業(yè)落地應(yīng)用,AI與IoT在實(shí)際項(xiàng)目中的融合落地變得越來越多。AIoT作為一種新的IoT應(yīng)用形態(tài)存在,與傳統(tǒng)的IoT區(qū)別在,傳統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)是通過有線和無線網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)物-物、人-物之間的相互連接。

而AIoT不僅是實(shí)現(xiàn)設(shè)備和場(chǎng)景間的互聯(lián)互通,還要實(shí)現(xiàn)物-物、人-物、物-人、人-物-服務(wù)之間的連接和數(shù)據(jù)的互通,以及人工智能技術(shù)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的賦能進(jìn)而實(shí)現(xiàn)萬物之間的相互融合。使得用戶獲得更加個(gè)性化的更好的使用體驗(yàn)、更好的操作感受。最終目的是讓用戶或使用方獲得:“安全、簡單、便捷、舒適的體驗(yàn)”。

數(shù)據(jù)是萬物互聯(lián)、人機(jī)交互的基礎(chǔ)。AI的介入讓IoT有了連接的“大腦”。同樣,歸功于當(dāng)前存儲(chǔ)技術(shù)發(fā)展,讓數(shù)據(jù)有了基本的“后勤保障”。云服務(wù)的快速擴(kuò)張,則讓數(shù)據(jù)有了發(fā)揮價(jià)值的物質(zhì)基礎(chǔ)。

AI、IoT“一體化”后,“人工智能”逐漸向“應(yīng)用智能”發(fā)展。深度學(xué)習(xí)需要物聯(lián)網(wǎng)的傳感器收集,物聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng),也需要靠人工智能做到正確的辨識(shí)、發(fā)現(xiàn)異常、預(yù)測(cè)未來,由此可見,人工智能結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)(AIoT)是接下來的重大發(fā)展,而這樣的發(fā)展,影響到各行各業(yè),甚至?xí)M(jìn)行產(chǎn)業(yè)顛覆,也就是說,接下來AIoT服務(wù),將在我們身邊大量出現(xiàn)。

八、5G/6G

5G與6G其實(shí)也是相輔相成的,如果沒有5G的快速發(fā)展,那么6G自然很難推廣,所以要談6G,必須得先說5G。

2013年4月,工信部、發(fā)展改革委、科技部共同支持成立IMT-2020(5G)推進(jìn)組,作為5G推進(jìn)工作的平臺(tái),推進(jìn)組旨在組織國內(nèi)各方力量、積極開展國際合作,共同推動(dòng)5G國際標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展。2013年4月19日,IMT-2020(5G)推進(jìn)組第一次會(huì)議在北京召開。

2016年1月,中國5G技術(shù)研發(fā)試驗(yàn)正式啟動(dòng),于2016-2018年進(jìn)行實(shí)施,分為5G關(guān)鍵技術(shù)試驗(yàn)、5G技術(shù)方案驗(yàn)證和5G系統(tǒng)驗(yàn)證三個(gè)階段。

2016年5月31日,第一屆全球5G大會(huì)在北京舉行。本次會(huì)議由中國、歐盟、美國、日本和韓國的5個(gè)5G推進(jìn)組織聯(lián)合主辦。工業(yè)和信息化部部長苗圩出席會(huì)議并致開幕詞。苗圩指出,發(fā)展5G已成為國際社會(huì)的戰(zhàn)略共識(shí)。5G將大幅提升移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)用戶業(yè)務(wù)體驗(yàn),滿足物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的海量需求,推動(dòng)移動(dòng)通信技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重大飛躍,帶動(dòng)芯片、軟件等快速發(fā)展,并將與工業(yè)、交通、醫(yī)療等行業(yè)深度融合,催生工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)等新業(yè)態(tài)。

在5G基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)上,截至2021年11月底,我國累計(jì)建成5G基站139.6萬個(gè),覆蓋全國所有地級(jí)以上城市市區(qū),超過97%的縣區(qū)以及50%的鄉(xiāng)鎮(zhèn)鎮(zhèn)區(qū)。

5G智能終端中以5G智能手機(jī)最具代表性,據(jù)中國信通院發(fā)文稱,截至2021年12月底,我國共有671款5G終端獲得進(jìn)網(wǎng)許可,其中491款5G手機(jī)、161款無線數(shù)據(jù)終端、19款車載無線終端。

從出貨量上看,2021年1-12月,我國5G手機(jī)出貨量達(dá)2.66億部,同比增長63.5%,占同期手機(jī)出貨量的75.9%,遠(yuǎn)高于全球40.7%的平均水平。

近日有媒體公布了一份相關(guān)機(jī)構(gòu)的調(diào)查結(jié)果,根據(jù)6G核心技術(shù)占有率榜單顯示,中國的6G技術(shù)專利占比達(dá)到40.3%。

按照排名其他國家和地區(qū)占比依次為美國35.2%、日本9.9%、歐盟8.9%、韓國4.2%、其他1.5%。

除了與美國拉開5%的差距外,與其他國家相比6G技術(shù)幾乎不在一個(gè)量級(jí)。

6G網(wǎng)絡(luò)將是一個(gè)地面無線與衛(wèi)星通信集成的全連接世界,通過將衛(wèi)星通信整合到6G移動(dòng)通信,實(shí)現(xiàn)全球無縫覆蓋,網(wǎng)絡(luò)信號(hào)能夠抵達(dá)任何一個(gè)偏遠(yuǎn)的鄉(xiāng)村。

所以,未來對(duì)地面基站無線寬度等指標(biāo)的要求會(huì)越來越高,中國所申請(qǐng)的6G專利大都關(guān)于移動(dòng)基站等基礎(chǔ)設(shè)施,優(yōu)先研究6G地面移動(dòng)基站。

這其中既有“國家隊(duì)”國家電網(wǎng)、中國航天科技集團(tuán),又有華為、中興等民營企業(yè)的貢獻(xiàn)。

如華為在2017年便在5G的基礎(chǔ)上先人一步開展了6G相關(guān)技術(shù)的研究,在加拿大、法國成立了研發(fā)中心,而那時(shí)5G相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)專利還未清楚劃分。

中國國在6G技術(shù)方面的探索,需要也必須保持專利技術(shù)領(lǐng)先的地位。因?yàn)?G領(lǐng)域的競(jìng)爭將更加激烈,它涉及到航空航天、太空組網(wǎng),也涉及到了國家信息安全。

對(duì)于中國的“國家隊(duì)”和“民營隊(duì)”而言,都將面臨諸多挑戰(zhàn)。

九、AR/VR

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)(AR),是一種實(shí)時(shí)地計(jì)算攝影機(jī)影像的位置及角度并加上相應(yīng)圖像的技術(shù),是一種將真實(shí)世界信息和虛擬世界信息“無縫”集成的新技術(shù),這種技術(shù)的目標(biāo)是在屏幕上把虛擬世界套在現(xiàn)實(shí)世界并進(jìn)行互動(dòng)。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)(VR),又稱靈境技術(shù),是20世紀(jì)發(fā)展起來的一項(xiàng)全新的實(shí)用技術(shù)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)囊括計(jì)算機(jī)、電子信息、仿真技術(shù)于一體,其基本實(shí)現(xiàn)方式是計(jì)算機(jī)模擬虛擬環(huán)境從而給人以環(huán)境沉浸感。

簡單來說,虛擬現(xiàn)實(shí)是把真實(shí)的你帶進(jìn)虛擬世界里,看到的一切都是假象,而增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)則是將虛擬影像在真實(shí)世界中呈現(xiàn),你可以分辨哪些是真的,哪些是假的。

十、硅光芯片

在半導(dǎo)體上,與電子相比,光子作為信息載體有其獨(dú)特優(yōu)勢(shì):光子沒有靜止質(zhì)量,光子之間的干擾相對(duì)更弱,光的不同波長可用于多路同時(shí)通信,使其帶寬更大、速率更高。

早在1985年,被譽(yù)為“硅基光電子之父”的理查德·索里夫,首次提出并驗(yàn)證了單晶硅作為通信波長的導(dǎo)波材料。這意味著在硅基平臺(tái)上成功“捕獲”了光子,實(shí)現(xiàn)了光子器件集成于硅片之上。

因技術(shù)上的原因,直到21世紀(jì)初,以Intel和IBM為首的企業(yè)與學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)才率先重點(diǎn)發(fā)展硅芯片光學(xué)信號(hào)傳輸技術(shù),期望能用光通路取代芯片之間的數(shù)據(jù)電路。

硅光芯片制造技術(shù)是基于硅和硅基襯底材料,利用互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)工藝進(jìn)行光器件開發(fā)和集成的技術(shù),其結(jié)合了集成電路技術(shù)超大規(guī)模、超高精度制造的特性和光子技術(shù)超高速率、超低功耗的優(yōu)勢(shì),與現(xiàn)有的半導(dǎo)體晶圓制造技術(shù)是相輔相成的。

我國十分重視硅光芯片產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。但剛開始時(shí),國內(nèi)的高端硅光芯片以設(shè)計(jì)為主,流片主要還是在國外,芯片制備的周期長、成本高,制約了我國硅光子技術(shù)的發(fā)展。

盡管硅光技術(shù)日趨成熟,硅光芯片即將進(jìn)入規(guī)?；逃秒A段,但是仍存在需要突破的技術(shù)瓶頸,如設(shè)計(jì)工具非標(biāo)準(zhǔn)化、硅光耦合工藝要求較高以及晶圓自動(dòng)測(cè)試及切割等存在技術(shù)性挑戰(zhàn)。

我國在硅光芯片的研發(fā)上已經(jīng)取得了技術(shù)突破,但在產(chǎn)業(yè)化方面,國產(chǎn)硅光芯片產(chǎn)業(yè)化技術(shù)還存在一些問題,包括結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制造工藝、器件封裝和應(yīng)用配套等,需要不斷發(fā)展成熟。

2017年11月28日,工信部正式批復(fù)同意武漢建設(shè)國家信息光電子創(chuàng)新中心,該中心由光迅科技、烽火通信、亨通光電等國內(nèi)多家企業(yè)和研發(fā)機(jī)構(gòu)共同參與建設(shè),匯聚了國內(nèi)信息光電子領(lǐng)域超過60%的創(chuàng)新資源,承載著解決我國信息光電子制造業(yè)“關(guān)鍵和共性技術(shù)協(xié)同研發(fā)”及“實(shí)現(xiàn)首次商業(yè)化”的戰(zhàn)略任務(wù),著力破解信息光電子“缺芯”的局面。

2017年,上海市政府將硅光子列入首批市級(jí)重大專項(xiàng),投入大量經(jīng)費(fèi),布局硅基光互連芯片的研發(fā)和生產(chǎn),旨在打造硅光芯片全產(chǎn)業(yè)鏈,掌握關(guān)鍵核心技術(shù),讓國內(nèi)企業(yè)擺脫對(duì)國外供應(yīng)商的依賴。

2018年10月,由重慶市政府重磅打造的國家級(jí)國際化新型研發(fā)機(jī)構(gòu)聯(lián)合微電子中心有限責(zé)任公司在重慶注冊(cè)成立,首期投資超100億元。

工信部2017年底發(fā)布的《中國光電子器件產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展路線圖(2018—2022年)》指出,目前高速率光芯片國產(chǎn)化率僅3%左右,要求2022年中低端光電子芯片的國產(chǎn)化率超過60%,高端光電子芯片國產(chǎn)化率突破20%。

2021年12月27日,來自國家信息光電子創(chuàng)新中心消息顯示,中國信息通信科技集團(tuán)光纖通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室聯(lián)合國家信息光電子創(chuàng)新中心(NOEIC)、鵬城實(shí)驗(yàn)室,在國內(nèi)率先完成了1.6Tb/s硅基光收發(fā)芯片的聯(lián)合研制和功能驗(yàn)證。

硅基光電子技術(shù)利用大規(guī)模半導(dǎo)體制造工藝這一平臺(tái),可在絕緣體薄膜硅片上,集成信息吞吐所需的各種光子、電子、光電子器件,包括光源、光波導(dǎo)、調(diào)制器、探測(cè)器和晶體管集成電路等,從而在一個(gè)小小的芯片上實(shí)現(xiàn)光電子技術(shù)和微電子技術(shù)的高效整合。在量子通信、數(shù)據(jù)中心、智能駕駛、消費(fèi)電子等對(duì)尺寸更加敏感的領(lǐng)域,有很大的應(yīng)用空間,將會(huì)顛覆性改變?nèi)藗兾磥砩罘绞健?/p>