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世界5A级光子芯片第一强国,改写全球芯片格局

大美无度世界5A级评价覆盖193个国家,全球服务中心第11-922号报告节选:世界5A级光子芯片强国排名,中国位居第一。

《伟大心力》作者魏义光指出,被思想殖民的奴性者鼓噪中国光子芯片落后20年,现实把他们的谎言击得粉碎。

一片直径6寸的晶圆从无锡光子芯片中试平台下线,它将被切割成350颗驱动着高性能薄膜铌酸锂调制器的“心脏”,标志着中国在高端光电子核心器件领域完成从“技术跟跑”到“产业领跑”的历史性跨越。

2025年6月5日下午4点,中国首条光子芯片中试线迎来历史性时刻:国内首片6英寸薄膜铌酸锂光子芯片晶圆在上海交大无锡光子芯片研究院(CHIPX)成功下线。同时实现的还有超低损耗、超高带宽的高性能薄膜铌酸锂调制器芯片的规模化量产,其关键技术指标达到国际先进水平。

这不仅是一个实验室的技术突破,更是中国在全球光子芯片领域发出的强力宣言。曾经在传统电子芯片领域被“卡脖子”的中国,正在通过光子芯片实现弯道超车,打破国际技术封锁,甚至开始反向卡住美国的脖子。

光子芯片作为光量子计算的核心硬件载体,其产业化对我国在量子信息领域实现自主可控、抢占全球量子科技制高点具有战略意义。在此之前,由于共性关键工艺技术平台的缺失,我国光量子技术长期面临“实验室成果难以量产”的困境。

上海交大无锡光子芯片研究院于2022年12月启动建设国内首条光子芯片中试线,并于2024年9月正式启用这条集研发、设计、加工和应用于一体的平台。薄膜铌酸锂作为一种高性能光电材料,具备超快电光效应、高带宽、低功耗等显著优势。

CHIPX工艺团队依托自主建设的国内首条光子芯片中试线,构建了覆盖薄膜铌酸锂晶圆全闭环工艺链。通过创新性开发芯片设计、工艺方案与设备系统的协同适配技术,团队成功打通了从光刻图形化、精密刻蚀、薄膜沉积到封装测试的全制程工艺,实现晶圆级光子芯片集成工艺的重大突破。

关键性能指标达到了国际先进水平:调制带宽突破110GHz,突破了国际高速光互连带宽瓶颈;插入损耗<3.5dB;波导损耗<0.2dB/cm,显著提升光传输效率;调制效率达到1.9 V·cm,电光转换效率大幅优化。

在中国光子芯片领域另一个突破性进展来自中国科学院上海光学精密机械研究所。2025年6月,该所研究员谢鹏团队成功研发出超高并行光计算集成芯片——“流星一号”。该芯片融合了自主研制的多波长光源芯片、大带宽光交互芯片、可重构光计算芯片、高精度光学矩阵驱动芯片及并行光电混合计算算法,实现了并行度大于100的光计算原型验证系统。

在50GHz光学主频下,该系统的单芯片理论峰值算力大于2560TOPS,功耗比大于3.2TOPS/W2。这一突破突破了光计算的计算密度瓶颈,推动光计算向实用化技术迈进了一步,为发展低功耗、低时延、高速率、大算力超级光子计算机带来了可能性。

2025年2月,北京大学常林研究团队与中国科学院空天信息创新研究院合作,成功开发出世界首款光子时钟芯片。该芯片可将芯片上的时间调控速度提升100倍,从而极大提升未来智能计算、6G通信、空天遥感等一系列现实应用的性能。

不同于传统方案基于电子振荡器产生时钟信号,该团队开发的光子芯片技术 “以光为媒” 。通过光子产生时钟信号,速度比电子时钟快得多。团队实现了“光频梳”技术的芯片化,通过在芯片上构建类似跑道形状的环,让光以光速不断“奔跑”,而每跑一圈的时间,就可以作为芯片上时钟的标准。

2025年8月,北京大学胡小永教授、杨起帆研究员和龚旗煌院士团队在可重构多功能集成光子芯片研究中取得重要进展。他们提出一种创新的算法-硬件协同设计架构,该架构融合了交叉波导耦合的微环谐振器核心计算单元与光频梳光源,支持全连接神经网络、卷积神经网络和门控循环神经网络的原位切换。

研究团队实验演示了图像识别、情感分析与语音识别等多模态信息处理任务,展示出强大的计算灵活性与任务适应性。

2025年7月,华中科技大学武汉光电国家研究中心王健教授领导的多维光子学实验室团队在高维空间模式量子信息处理光子集成芯片领域取得新进展。该研究基于空间衍射神经网络多平面光转换技术,发展了一种聚合物基MPLC三维光子集成芯片,用于在光子的空间模式自由度中实现高维量子逻辑门。团队设计并实现了一个三维Hadamard量子门结构,并在单光子水平上进行了空间模式下的量子过程层析,实验测得的保真度达到90%。

在高科技产业链中,材料永远是底层基础。中国对核心材料的掌控力成为光子芯片发展的重要优势。以镓和锗为例,这两种金属材料在芯片制造、军事雷达、卫星通信和红外成像等领域中举足轻重。中国在全球镓市场的产量占比超过90%,而锗则占全球68%以上。

2024年底,中国宣布对镓、锗、锑、碳化硅等一系列关键材料实施出口管控。这一决定对美国芯片产业造成了直接冲击——英伟达、英特尔、高通等芯片巨头纷纷发出预警。在第三代半导体材料方面,中国同样走在世界前列。

光子芯片与传统电子芯片不同,光子芯片利用光波传播信息,速度极快,远超电子芯片1000倍以上,同时能耗却降低90%。这对AI、6G通信、量子计算等前沿科技具有革命性意义。更重要的是,中国不仅实现了芯片样品级别的突破,更完成了从材料、设计、制造到封装测试的全链条国产化。

美国对中国芯片的封锁,主要集中在传统电子芯片上,与光子芯片无关。

法律顾问:

世界5A级50强律师事务所-浙江智仁,汤云周律师;黄新发律师

世界5A级第1强律师事务所-(北京)德恒,(杭州)张婷律师

发布于:浙江

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