新华社讯  光电子信息产业是应用广泛的战略高技术产业,其中,光芯片被视为新一代信息产业的基础器件,也是我国在半导体领域有望实现“换道超车”的赛道。记者采访了解到,光芯片是新兴产业,国内外差距不大,但我国缺乏稳定的流片平合(在集成电路设计领域,“流片”指的是“试生产”)、专业人才紧缺、创新力量分散,对手科研和产业发展不利。

光芯片被视为新一代信息产业基础器件

随着信息技术的不断拓宽和深入,传统电芯片的王艺制程已减小到5纳米以下,但由此带来的串扰、发热和高功耗问题愈发成为难以解决的瓶颈,电芯片发展逐渐逼近其物理极限。在此背景下,光芯片开始进入人们视野。

光芯片主要通过内部能级跃迁过程伴随的光子产生和吸收,进而实现光电信号的相互转换。与电芯片采用电流信号作为信息载体不同,光芯片采用频率更高的光波作为信息载体。光芯片具有更低的传输损耗、更宽的传输带宽、更小的时间延迟以及更强的抗电磁干扰能力。

光芯片被业界视为新一代信息产业的基础器件。陕西光电子集成电路先导技术研究院执行院长米磊说,光芯片具有的高速度 、低能耗等优势,能适应新一轮科技革命中人工智能、物联网、云计算等产业需求,已用于激光雷达、光传感、5G通信等场景。在信息计算和存储方面,光芯片还处于探索期,但己形成光子计算、量子计算、激光存储等应用场景。

我国在光芯片领域与国外差距较小,部分领域处于并跑甚至领先状态。2019 年,曦智科技发布光子计算芯片原型板卡,目前单个芯片最多可集成1.2万个光子元器件。其创始人沈亦晨说,在光子集成技术研究方面,我国高校和科研院所进行了长期研究,国家也实施了一系列重大研究计划。我国是世界最大的光芯片应用市场,企业设计能力和产品性能与国外差距不大。此外,光芯片和电芯片80%以上的设备是能够复用的,工艺也类似。

缺乏流片平台成光芯片产业发展主要障碍

记者采访了解到,当前我国光芯片产业发展面临一些障碍。

——海归人才不得不“出海“流片。受访专家表示,国内还没有晶圆厂或产线能稳定量产光芯片,不得不去往海外流片、量产。沈亦晨说,目前,全球只有两个12英寸光芯片晶园厂,隶属于台积电和美国格芯,8英寸的晶圆厂分布在美国、新加坡和欧洲。我国海归人才有很强的产品设计能力。但不得不“出海”流片,流片周期长、成本高,且存在产业链供应链安全风险。

——科技创新和科研成果转化受阻。中科院上海微系统与信息技术研究所研究员、上海微技术工业研究院总工程师余明斌说,我国光芯片发展有很多亮点,但产业化方面还存在欠缺,一些科研院所有研发线,能做一些科研项目,但并不能进行批量稳定生产。

米磊说,美国2015年就成立了集成光子制造创新机构,致力于促进光子集成电路制造技术的发展,向中小型企业、学术界和政府提供先进的集成光子制造、包装和测试技术,而我国缺乏这样的公共技术平台。

——警惕保守短视与急功近利心态。受访企业负责人表示,未来很长一段时间半导体产业都将是光电混合状态,国外顶尖电芯片公司如英特尔、英伟达都在布局光芯片,但我国部分芯片企业不愿涉足新兴领域。同时,当前国内晶圆厂订单旺盛,也不愿将产能投向出货量还不大的光芯片。

沈亦晨说,投资一个8英寸光芯片晶圆厂大约花费20亿元到50亿元,比起动辄数百亿元投资的电芯片晶圆厂可以说相当便宜,因此一些地方也在谋划建设,但需警惕出现重复建设、投资烂尾现象。晶圆厂从建设到投产一般需要5年到10年,投资回报周期长,切忌急功近利心态。

加强顶层设计和产业生态建设

受访专家表示,我国光芯片产业发展正处于关键时期,需加强战略规划和产业生态建设,补齐发展短板。
    一是完善顶层设计。2021年,为在全球光基础技术创新方面保持领先,美国国会牵头成立国家光学与光子学核心小组。米磊建议,加强顶层设计,制定相应规划,考虑从国家层面成立相应机构,统筹协调不同部门、地区资源。余明斌说,我国科研力量和产业化力量分散在不同高校、科研院所和企业,建议在制定产业规划前加强调研和梳理,查漏补缺。
    二是建设流片平合。受访专家表示,自主可控、工艺成熟、产能稳定的流片平合是当前光芯片产业发展最急需的基础设施。建议协调现有电芯片晶圆厂,增加产线,以满足国内光芯片流片、量产需要。从长远考虑,也可建设专门的光芯片晶圆厂或者公共技术平合。
    三是加强人才培养。余明斌、沈亦晨等表示,国内光芯片人才大多来自海外留学生或企业界人士,国内自主培养的人才较少。短期内,可加大海外人才招引力度,在待遇等方面给予政策倾斜;长期来看,需加大国内高校及科研院所人才培养力度,例如,提高光学学科地位,在顶尖高校成立专门的光电子学院,加强产学研合作等。(来源:内参选编)