北京大學(xué)周治平談如何擺脫芯片“卡脖子”：硅基光電子技術(shù)有望實(shí)現(xiàn)“換道超車”

芯片在信息通信產(chǎn)業(yè)中扮演著“心臟”的角色，雖然我國(guó)信息通信產(chǎn)業(yè)尤其是光通信產(chǎn)業(yè)規(guī)模巨大、發(fā)展迅猛，但國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈在自主芯片方面仍然相對(duì)薄弱，近幾年被“卡脖子”的事件屢屢上演，“缺芯”、“芯痛”成為我國(guó)光通信產(chǎn)業(yè)亟待解決的問(wèn)題。

那么，為何自研芯片之路如此艱難？國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈應(yīng)該如何改變?cè)谛酒矫媸苤朴谌说木骄?？哪些?chuàng)新的技術(shù)領(lǐng)域是我們逆襲的機(jī)會(huì)？對(duì)此，在“第23屆中國(guó)國(guó)際光電博覽會(huì)”期間，北京大學(xué)教授周治平在接受C114專訪時(shí)為我們進(jìn)行了解讀。

不想受制于人，就不能急功近利

芯片占據(jù)了產(chǎn)業(yè)技術(shù)與價(jià)值的制高點(diǎn)。但骨感的現(xiàn)實(shí)卻是，我國(guó)高端光/電芯片基本依賴進(jìn)口；雖然國(guó)內(nèi)光模塊封裝技術(shù)走到前列，但上游芯片及集成技術(shù)仍有瓶頸需要突破。一旦芯片供應(yīng)鏈出現(xiàn)問(wèn)題，產(chǎn)業(yè)將面臨被“卡脖子”的危險(xiǎn)境地。

面對(duì)缺少自主自研芯片的窘境，少數(shù)國(guó)內(nèi)企業(yè)踏上了芯片自研之路，但自主創(chuàng)新之路注定沒(méi)那么簡(jiǎn)單，更不會(huì)一片坦途。

“我國(guó)在芯片方面確實(shí)是受限于人。”周治平分析了做自研芯片艱難的主要原因，“芯片做起來(lái)比較復(fù)雜，而且賺錢比較慢，不會(huì)很快產(chǎn)生效益，因此過(guò)去做芯片的人比較少，大家沒(méi)有投資太多，這就是被‘卡脖子’現(xiàn)狀最主要的原因。”

如何改變這種受制于人、被“卡脖子”的現(xiàn)狀呢？周治平認(rèn)為要從根本解決問(wèn)題：首先，產(chǎn)業(yè)鏈所有領(lǐng)域都應(yīng)該認(rèn)認(rèn)真真的關(guān)注芯片領(lǐng)域，做芯片是非常復(fù)雜的過(guò)程，需要能潛得住心，做芯片和賣芯片的人、特別是投資芯片的人不能急功近利，不能希望一兩年改變現(xiàn)狀；與此同時(shí)，人才培養(yǎng)方面也要大量投入，而大量投入僅僅依靠企業(yè)也不行，還要國(guó)家、政府機(jī)構(gòu)在這方面的高度重視，特別是光通信行業(yè)的芯片。只有在這些方面做得比較好，才可能更早擺脫“卡脖子”的現(xiàn)狀。

今年3月，工業(yè)和信息化部印發(fā)的《“雙千兆”網(wǎng)絡(luò)協(xié)同發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃（2021-2023年）》指出，要進(jìn)行產(chǎn)業(yè)鏈強(qiáng)鏈補(bǔ)鏈行動(dòng)，著力提升核心芯片、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、模塊、器件等的研發(fā)制造水平，推進(jìn)實(shí)現(xiàn)我國(guó)通信產(chǎn)業(yè)鏈自立自強(qiáng)，培育壯大產(chǎn)業(yè)生態(tài)。

與此同時(shí)，新基建戰(zhàn)略和相關(guān)政策的推出，也對(duì)光通信產(chǎn)業(yè)尤其是芯片帶來(lái)新的發(fā)展機(jī)遇。周治平表示：新基建戰(zhàn)略的推進(jìn)，對(duì)光通信行業(yè)是全方位的促進(jìn)，對(duì)運(yùn)營(yíng)商、設(shè)備商、儀器、器件、芯片等都是全方位推進(jìn)，更加重要的是在芯片和光電器件方面的巨大推進(jìn)作用。今年的光博會(huì)，我們已經(jīng)看到芯片、器件方面的展商越來(lái)越多，產(chǎn)品質(zhì)量越來(lái)越高。

不再跟隨，換道超車

不可否認(rèn)的是，在光通信芯片等核心元器件上，其主導(dǎo)權(quán)長(zhǎng)期以來(lái)掌握在他國(guó)企業(yè)手中，尤其是高速率光通信芯片國(guó)產(chǎn)化率較低，主要依賴于美日等國(guó)外廠商。那么，作為后來(lái)者還能否居上呢？

在周治平看來(lái)，硅基光電子技術(shù)將是我們實(shí)現(xiàn)“換道超車”的核心技術(shù)。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，硅基光電子技術(shù)的原理是：在指導(dǎo)微電子發(fā)展的“摩爾定律”基本失效、集成電路芯片的發(fā)展趨于飽和的情況下，為了應(yīng)對(duì)人們對(duì)數(shù)據(jù)流量需求的持續(xù)爆發(fā)式增長(zhǎng)，而電子芯片無(wú)能為力的情況下，使用與硅基集成電路技術(shù)兼容的技術(shù)和方法，將微納米級(jí)的光子、電子、光電子器件集成在同一硅襯底上，形成一個(gè)既快速又便宜的新型大規(guī)模光電集成芯片——硅基光電子芯片。

“硅基光電子集合了微電子、光電子和光通信的所有優(yōu)勢(shì)，具備高帶寬、高速度、低能耗、低成本、集成度高、功能性強(qiáng)的特點(diǎn)，不僅可以支撐大數(shù)據(jù)時(shí)代的通信設(shè)備、數(shù)據(jù)中心、超級(jí)計(jì)算、雷達(dá)、物聯(lián)傳感、人工智能等產(chǎn)業(yè)，更有可能在不久的將來(lái)進(jìn)入消費(fèi)市場(chǎng)，發(fā)展前景非常大。”周治平認(rèn)為，“只有在硅基光電子方面做得比較好，我們就可以把微電子、純粹的光電子方面的缺點(diǎn)相輔相成的補(bǔ)回來(lái)?！?/p>

在此之前，周治平早已提出這樣的觀點(diǎn)：傳統(tǒng)微電子技術(shù)的開(kāi)發(fā)，從45納米到22納米再到更窄線寬12納米、7納米、5納米的開(kāi)發(fā)，是一個(gè)厚積薄發(fā)的過(guò)程。如果再去重復(fù)半導(dǎo)體技術(shù)先進(jìn)國(guó)家走過(guò)的路是非常艱難的；而且傳統(tǒng)微電子技術(shù)在不斷擴(kuò)大規(guī)模和降低成本上越來(lái)越難以協(xié)調(diào)，而基于硅基光電子技術(shù)完全可以不用花那么多錢。硅基光電子技術(shù)，恰恰提供了另外一個(gè)選擇。

可以說(shuō)，硅基光電子技術(shù)是光電融合技術(shù)的“金字塔”，硅基光電子芯片也是目前半導(dǎo)體芯片發(fā)展的最高級(jí)階段。周治平建議：“不要跟著微電子領(lǐng)域22納米、12納米、7納米、5納米這樣跟下去，沒(méi)有必要。因?yàn)樾酒挠?jì)算、處理功能用硅基光電子芯片中的光學(xué)功能可以在很大程度上使芯片的功能增加，真正實(shí)現(xiàn)換道超車?！?/p>

亟需真正投入，有望短時(shí)間內(nèi)趕上國(guó)外技術(shù)

從產(chǎn)業(yè)化來(lái)看，IBM、英特爾、臺(tái)積電、格羅方德、思科、Acacia等多家巨頭已經(jīng)對(duì)硅基光電子芯片進(jìn)行了商業(yè)化的批量生產(chǎn)，而且以硅基光電子芯片為核心的光模塊也在數(shù)據(jù)中心和通信系統(tǒng)中獲得了大量應(yīng)用，硅基光電子產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)形成。

在國(guó)內(nèi)，我國(guó)產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)在硅基光電子芯片方面有所進(jìn)展。據(jù)周治平介紹，例如，重慶高新區(qū)聯(lián)合微電子中心已經(jīng)宣布向全球提供硅光芯片流片服務(wù)，目前聯(lián)合微電子中心已與國(guó)內(nèi)外100多家企業(yè)簽約流片服務(wù)。

“在硅基光電子芯片方面我們迎來(lái)了很大的希望?！敝苤纹秸雇溃喝绻覀儑?guó)家能夠在硅基光電子芯片的設(shè)計(jì)、制造、測(cè)試、封裝等方面真正投入，并且按照自然產(chǎn)業(yè)規(guī)律做，硅基光電子芯片是能夠在非常短的時(shí)間內(nèi)至少能趕上國(guó)外的現(xiàn)狀技術(shù)，實(shí)現(xiàn)“換道超車”。

來(lái)源：C114通信網(wǎng)
作者：李明