光子|瞭望以科技革命的战略眼光布局光子芯片( 四 ) 苹果|德勤|台币|巨无霸|高通

芯片由电到光的转换，是我国实现赶超的战略机遇。

在基础理论方面，中国与美国基本处于同一水平。现代光学理论源于爱因斯坦的原子辐射研究，基于爱因斯坦的研究设想，美国科学家于1960年发明了世界上第一台红宝石激光器。1961年，中国科学院长春光机所就研制出了中国第一台红宝石激光器。自现代光学产生以来，我国始终保持着持续的投入和研究，在基础理论研究方面一直与美国齐头并进。

在技术方面，中外各有优势。比如，在光子集成技术研究方面，我国中科院西安光机所、中科院微电子所、中科院半导体所、上海微系统所和上海交大、清华大学、浙江大学、华中科技大学等都进行了长期研究，国家针对光子集成技术也实施了一系列重大研究计划，在光子集成技术方面取得了很大的成就。目前世界上最高的光子集成规模为2014年实现的单片集成超过1700个功能器件。我国2016年启动的B类先导专项--大规模光子集成芯片致力于开发集成器件大于2000的大规模光子集成芯片，并最终实现了15408个器件的大规模集成，集成规模世界领先。在光子芯片设计水平方面，我国处于世界一流水平。曦智科技设计出了全球首款光子计算芯片原型板卡，最新的单个芯片可集成12000个光子元器件，一些算法的实测性能已超过英伟达gpu的100倍，在光子计算领域领先国外。洛微科技发布了目前集成度最高的多通道FMCW激光雷达SoC光子芯片，单个芯片上可集成3000多个光子元器件。

在产业化方面，全球还处于起步孕育期，产业生态尚未形成，美国仅具有微弱优势。美国于2004年首次实现大规模光子集成，2017年下半年英特尔开始大批量供应100G产品，标志着光子集成真正进入到主流应用领域。我国于2012年进入规模化集成阶段，与美国差距不大。

总体而言，相较于美欧在集成电路、机械等领域拥有数十年的积累优势，我国在光子芯片领域与国外差距较小，与美国的差距仅有5~10年。随着国内相关技术的快速发展，中外差距正日益缩小，且我国在局部已具有领先优势。目前全球光子芯片产业尚未成熟、定型，世界上还没有任何一个公司、任何一个国家构建出光子集成生态，这也为我国在“后摩尔时代”换道超车提供了巨大空间。

以科技革命的战略眼光看待光子芯片

全球科技革命是沿着机械化、电气化、信息化、智能化的演进规律和逻辑在推进的。第一次科技革命是以蒸汽机为代表的机械革命;第二次科技革命是以电为代表的电气化时代;第三次科技革命是以集成电路为代表的信息化时代。过去200多年，本质上是机械和电的时代，但它们的性能现在已经发展到了极致。下一个时代，很大可能将是光+人工智能的时代--以集成光路为基础设施的智能化时代。回顾科技史可以发现，人类的技术变革是由以“机电光算”(机械、电路、光学、算法)为代表的底层技术推动的。未来，“机电光算”的发展趋势就是芯片化--电发展到集成电路，光发展到集成光路，机发展到MEMS芯片。

未来光子技术将变得更加重要，随着摩尔定律濒临失效，光子技术在科技产品中的占比将逐渐增加。基于此，2016年我们提出了“米70定律”，认为未来光学成本将占所有科技产品成本的70%。这一判断已在很多领域得到验证。例如，目前通信网络建设成本中的70%是光学成本，包括光学设备和系统的采购;无人驾驶汽车公司已将70%的资金投入到激光雷达等光学器件上;在显示领域，液晶面板中光学成本也占到了70%~80%的比例。未来，智能手机和智能汽车上的创新基本都是在光学方向发力。如果说19世纪是机械的世纪，20世纪是电的世纪，那么21世纪将是光的世纪。