#頭條創作挑戰賽#

芯片的種類非常多，根據材料，制造技術的不同，發揮出來的效益也是不一樣的。市面上大部分的芯片都屬于電子芯片，采用硅材料制作而成。

而硅基核心技術掌握在外部供應商手中，想要破局的話可以嘗試換道出發，改用其它材料研制芯片。

關于這一點，砷化鎵等材料制成的光子芯片迎來突破的好消息，這是怎樣的突破進展呢？光子芯片會替代電子芯片嗎？

光子芯片的彎道超車

每一代半導體材料的發展都會延伸出新的產業模式，硅(Si)是第一代半導體材料的代表，硅芯片被廣泛應用于生活中的每一個角落。電視、電腦、手機、平板、汽車等等使用的芯片均采用硅材料制作而成。

這種IC的微電子器件也被俗稱為電子芯片，基于硅材料構成了龐大的信息技術體系。人類通過硅發展芯片長達半個世紀，時至今日硅基電子芯片已經在朝著3nm制程的方向發展了。

到了這一層次，芯片每秒的計算能力可以達到數以萬億次。不過硅并不是唯一造芯片的材料，而且也存在性能瓶頸的缺陷。

相反，第二代和第三代半導體材料的應用潛力正在崛起。第二代半導體材料常見的包括砷化鎵（GaAs），銻化銦（InSb），而第三代的主要有以碳化硅（SiC）、氮化鎵（GaN）等等。

在這些材料中，每一種都有各自的應用性能和潛力。相比之下，第二代半導體材料更容易應用于通訊、5G、人工智能、自動駕駛等高性能計算領域，因為制成的光子芯片傳輸速度遠大于電子芯片。

國內已經對光子芯片展開大力探索，基于光子快于電子的特性，它的優勢非常明顯。一方面是光子芯片的計算速度比電子芯片快1000倍，且功耗更低。

另一方面光子芯片對高端光刻機設備沒有太大的依賴，這意味著制造光子芯片把光刻設備的問題也解決了。

所以業內將光子芯片視為彎道超車的希望載體，對光子芯片寄予厚望。不過理論總要走向實踐，光子芯片有理論上的優勢特性，又能否走向現實呢？答案是可以。

因為光子芯片迎來突破的好消息，根據媒體報道，我國會在2023年建成國內首條多材料，跨尺寸的光子芯片生產線，目前正處于籌備階段，有望填補在光子芯片晶圓代工領域的空白。

光子芯片從理論到現實只差一條生產線了，只要生產線建成，就能批量制造光子芯片，并應用于產業鏈領域中，從而實現光子芯片的彎道超車。

在電子芯片成為主流的情況下，光子芯片要想形成完整的供應鏈生產模式可能還需要時間。

首先從外延設計開始，就需要設定好光子芯片的集成線路分布，其次在制備環節需要應用到各式各樣的材料技術，雖然不需要頂級的EUV光刻機支持，但既然是造芯片，就離不開設備。

所以解決這些產業鏈的問題，才有望推進光子芯片的持續向前。好在光子芯片對高端制程技術的要求不高，幾百納米的成熟工藝技術就能支撐光子芯片生產，大大降低了入局的門檻。

光子芯片會替代電子芯片嗎？

電子芯片發展了幾十年，從低端的微米制程到高端的5nm，4nm，每一代制程的突破都是電子芯片性能的飛躍。不過電子芯片很明顯的一點就是越來越難，會發現臺積電原本可以每年推出一代工藝，可到了5nm以下，進程速度放緩了。

尤其是3nm，遲遲不見臺積電量產的動作，而且還將3nm劃分了4個工藝版本，并用這4個版本過渡到2025年量產2nm。

如果電子芯片的制程發展到盡頭了，再想突破的話要么改用先進封裝技術，要么用其它的材料持續發力，就像光子芯片。

既然光子芯片有如此大的潛力，它能替代電子芯片嗎？顯然是不可能的。

首先電子芯片已經形成完整的產業鏈模式，背后是千億美元產值的市場。看似不起眼的電子芯片卻能牽涉全球供應商，站在他們的角度，肯定不會舍棄對千億美元市場的布局。

其次電子芯片作為集成電路的主要載體，在手機、PC端、服務器端等等應用場景已經形成最好的使用效率。

在這樣的信息技術體系中，想要促成其它的半導體材料保持相同的地位，幾乎是不可能的。而且光子芯片的定位更像是補充，而非替代。光子芯片可以和電子芯片互補，為各行各業的發展帶來更好的景象。

寫在最后

“中國芯”迎來“突破”的好消息，光子芯片的生產線將在明年建廠，這類光子芯片在應用場景中可以發揮出比電子芯片更快的計算速度，且功耗表現更低。如果能大力挖掘光子芯片的潛能，相信會帶來不一樣的產業現狀。

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