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    光子芯片是什么?
    2022-11-03 36次

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      其實,光子芯片并不是一件新鮮事物。早在1969年,集成光學,也稱積體光學的概念就已被提出。到了上世紀80年代,光子芯片也開始了相應的研究,并且由于物理特性,光子芯片比電子芯片有更大的發展潛力。


      光子芯片

      光芯片一般指光子芯片。用于完成光電信號的轉換,是核心器件,分為有源光芯片和無源光芯片。光芯片包括了激光器、調制器、耦合器、波分復用器、探測器等。在運營商的核心交換網設備、波分復用設備、以及即將普及的5G設備中有大量的光芯片。


      光子芯片原理

      原理:光子芯片研究人員將磷化銦的發光屬性和硅的光路由能力整合到單一混合芯片中。當給磷化銦施加電壓的時候,光進入硅片的波導,產生持續的激光束,這種激光束可驅動其他的硅光子器件。這種基于硅片的激光技術可使光子學更廣泛地應用于計算機中,因為采用大規模硅基制造技術能夠大幅度降低成本。


      光子芯片的優勢

      光子芯片簡單說就是利用光信號進行數據獲取、傳輸、計算、存儲和顯示的芯片。相對于電子驅動的集成電路,光子芯片的獨特優勢十分明顯。未來,無論是互聯網、5G還是物聯網領域,在基礎設施方面都離不開光纖和光學器件。

      相比傳統的電子芯片,光子芯片有很多優勢,主要表現為高速率和低功耗。光信號以光速傳輸,速度得到巨大提升;理想狀態下,光子芯片的計算速度比電子芯片快約1000倍。光子計算消耗能量少,光計算功耗有望低至每比特10—18焦耳(10—18J/bit),相同功耗下,光子器件比電子器件快數百倍。

      相比電子芯片,光子芯片的性能幾乎在每個方面都有明顯的優勢。在傳輸速度上,光子脈沖的信息速率可以達到幾十TB/s,從而使存儲墻的問題不復存在。

      而在能耗方面,根據推算,光子元器件的能耗僅有電子元器件的千分之一。有數據指出,根據目前的發展趨勢,在未來五年以集成電路為基礎的數字產業可能會消耗全球每年電力供應的20%,而光子元器件的發展,就可以大幅緩解能源壓力。

      除此之外,目前讓相關廠商和消費者都十分頭痛的芯片發熱等問題,在光子芯片上同樣不會出現。

      可以說,從理論上來看,光子芯片確實是數字產業的未來。

      那么問題就來了,光子芯片開始研究的時間與電子芯片相差無幾,為何電子芯片如今一騎絕塵,成為芯片領域的絕對主流呢?

      答案其實很簡單:相比相對乖巧的電子,光子的性格更難以把控。為了讓光子芯片早日成為現實,科學家們一直在研發可以替代電晶體管功能元器件,但始終無法在準確控制光信號的同時縮小元器件的體積。這樣一來,電子芯片自然就成為市場的主流了。

     

    5g射頻芯片國產迎來轉機!華為5G射頻芯片落地
       5g射頻芯片國產迎來轉機!國內5個國產產品!G射頻芯片正式落地,美國出乎意料,作為世界上最先進的5G華為是世界上最早推出的5家公司G雙模芯片制造商,海思開發的5家nm麒麟芯片也將華為手機帶到了比例,甚至超過了蘋果的高度。然而,為了遏制華為的發展,美國多次修改規則,不僅切斷了海思芯片的OEM渠道,還限制了高通、博通等美國企業對華為的自由出貨。在西方的嚴密封鎖下,華為的手機業務幾乎被迫陷入絕境。短短一年多時間,市場份額從20.4%降至6.2%以下。雖然海思麒麟芯片仍有庫存,手機業務仍可維持,但由于射頻芯片斷供,華為被迫逆時代發布4G手機版本。2021年7月29日,華為P在50日的新聞發布會上,華為余承東無奈地表示:由于缺乏射頻前端模塊配件,我們的5G芯片只能作為4G來用。    眾所周知,5G手機需要一個特殊的天線和射頻前端。雖然天線和射頻接收并不難擊敗國內供應商,但射頻前端模塊是我們的一個主要缺點,我們仍然需要依靠海外制造商。顯然,射頻芯片已經成為華為手機的5部分G跑道上最大的堡壘。出乎意料的是,在這一時期獨立核心浪潮的推動下,中國市場最近傳播了5G射頻芯片的好消息。對此,不少網友表示,華為手機業務或將迎來轉機。據報道,國內科技巨頭富滿微于1月11日正式宣布,自研5G射頻前端芯片已進入量產階段。換句話說,國產5G射頻芯片相當于正式著陸。據知情人士透露,富滿微批量生產的射頻模塊產品的應用范圍是基于智能手機的各種電子產品。對于華為和其他所有國內手機制造商來說,這絕對是一個好消息。雖然華為暫時沒有與富滿微合作,但在西方的嚴格封鎖下,國內制造商沒有理由不共同發展,此時富滿微自主研發的射頻模塊產品對華為手機業務具有及時幫助的意義。  對于國內芯片行業來說,富滿微在射頻領域的突破也極其重要。與西方射頻模塊產品相比,富滿微國產5G射頻芯片可能還沒有達到國際頂級,但在關鍵時刻,也可以完全更換,在一定程度上可以避免“卡脖子”這種情況又發生了。更重要的是,隨著從零到一的突破,國內射頻技術將更快地回到頂峰。在這方面,美國也可能出乎意料。你知道,射頻技術領域不僅不是我們的弱點,而且也是我們的優勢。技術缺陷的原因是美國利用卑鄙的手段吸引了中國的射頻芯片專家,使我們的領先水平被超越。    諾思微是中國市場上第一家生產射頻芯片的公司,其行業地位并不弱于美國公司。其創始人張浩在射頻技術領域擁有多項知識產權。但令人憤怒的是,美國邀請張浩以無國界技術交流的名義前往美國,但張浩一下飛機就被美國和美國使用“罪行”非法拘留,然后通過各種手段竊取了張浩和諾思微的關鍵技術。雖然中國一直在施加壓力,從未放棄尋找射頻專家張浩,但不幸的是,到目前為止還沒有結果?! ≡谖鞣矫襟w看來,在這件事之后,我們將很難在射頻領域取得巨大的成就。但事實證明,老梅顯然低估了中國科學家的智慧和骨氣。射頻芯片的實施意味著對手在關鍵領域對我們的技術封鎖已經完全失去了意義??梢灶A測,華為5G手機業務的回歸和國產芯片的不斷崛起,以出口為主的美國半導體市場也必須是“使絆子”這一舉動付出了慘痛的代價。 
    2022-11-07 14次
    十大國產芯片品牌有哪些
      國產芯片品牌企業,包括芯片制造、芯片封測和芯片設計企業,近年快速發展,但是,國產芯片在快速上量的過程中,也暴露出一些問題,如品控體系脆弱,成本優勢和產能不足。他同時呼吁,國產芯片產業鏈資源整合,應該從散兵作戰到集團作戰,提高其競爭力。   隨著華為在芯片領域被國外鉗制,越來越多的國產廠家開始明白自主產權的重要性,于是都加大了研發經費,爭取研發出屬于自己的一套自己的國產產品。國產品牌越來越受到我們的重視而且也越來越受到消費者的喜歡!國產電腦也開始越來越受到人們的重視,注意,我這里說的國產電腦不是指品牌是國產的,而是指操作系統是國產的;芯片也是國產的;就連內置環境也是國產的,三者缺一不可!     中芯國際 作為國內優秀的芯片品牌制造商     - 兆易創意 中國芯片及儲存器企業,全產品產業鏈企業。     - 景嘉微電子品牌logo     - 紫光國微品牌logo 清華紫光集團旗下半導體品牌, 國內領先的半導體集成線路芯片企業。     - 三安光電品牌 全球LED芯片龍頭企業,LED芯片市場占據全球四成的份額。     士蘭徽 集成電路/芯片企業     北方華創     晶瑞股份 國內微電子化學品領先企業 涉足于光伏電池/半導體產業/平板顯示等     將豐電子         - 華長電科技 華天科技          
    2022-11-07 14次
    硅光芯片突破摩爾極限高集成度、低成本
      什么是硅光和硅光芯片  硅光是以光子和電子為信息載體的硅基光電子大規模集成技術,能夠大大提高集成芯片的性能,是大數據、人工智能、未來移動通信等新興產業的基礎性支撐技術,可廣泛應用于大數據中心、5G、物聯網等產業。硅光芯片是通過標準半導體工藝將硅光材料和器件集成在一起的集成光路,主要由調制器、探測器、無源波導器件等組成,它可以將多種光器件集成在同一硅基襯底上?! 『唵蔚恼f這種采用微電子和光電子取長補短相融合的硅基光電子技術,能在原來的硅芯片上,讓微電子與光電子同時工作,彼此優勢互補,使其性能得到大幅提升。打個比方如果將融合了光電子和微電子的硅光芯片看成是一個聯合進行信息作戰的“兵團”,那么,在它納米量級的“戰場空間”上,光子、電子以及光電子器件等“士兵”進行協同作戰,在高速、驅動放大、讀出等“友軍”的積極配合下,高精尖的光電耦合封裝技術就會讓其形成功能模塊集成?! ?   硅光芯片的優勢  ● 集成強,整合易。硅基光電子技術利用大規模半導體制造工藝這一平臺,可在絕緣體薄膜硅片上,集成信息吞吐所需的各種光子、電子、光電子器件,包括光源、光波導、調制器、探測器和晶體管集成電路等,從而在一個小小的芯片上實現光電子技術和微電子技術的高效整合。在量子通信、數據中心、智能駕駛、消費電子等對尺寸更加敏感的領域,有很大的應用空間,將會顛覆性改變人們未來生活方式?!  駧挻?,速度快。在大數據時代,數據中心內的流量爆炸式增長,傳統銅電路傳輸顯得捉襟見肘。硅基光電子技術用光通路取代芯片間的數據電路,光模塊的大帶寬,不僅可降低能耗和發熱,還能實現大容量光互連,有效解決網絡擁堵和延遲等問題。同時,用激光束代替電子信號傳輸數據,可實現數據高速率傳輸。用戶與數據中心之間、芯片與芯片之間、計算機設備之間以及長距離通信系統的信息發送和接收,都將因此變得快速、穩定?!  衲芎纳?,成本低。得益于硅基材料高折射率、高光學限制能力的天然優勢,可將光波導寬度和彎曲半徑分別縮減至約0.4微米和2微米,使其集成密度相對更高。密度增高帶來的是芯片尺寸的縮減,這勢必會帶來低成本、低功耗、小型化等獨特優勢?! ?   我國硅光產業發展現狀  由于我國進入硅光領域較晚,目前主要通過并購或者與外企合作的模式切入,正處于追趕者的地位。我國目前在硅光領域開展布局的企業主要有華為、光迅科技、亨通光電、博創科技等。一直以來,我國硅光發展與發達國家仍存在差距。在設計、制備、封裝、測試等方面,存在架構不夠完善、硅光芯片大部分需要國外代工、硅光器件之間的耦合以及大密度集成等等問題?! ?   但是國家層面,支持硅光技術的利好政策紛至沓來,各地政府也紛紛入局。上海市明確提出發展光子芯片與器件,重點突破硅光子、光通訊器件、光子芯片等新一代光子器件的研發與應用,對光子器件模塊化技術、基于CMOS的硅光子工藝、芯片集成化技術、光電集成模塊封裝技術等方面的研究開展重點攻關。湖北省、重慶市、蘇州市等政府都把硅光芯片作為“十四五”期間的重點發展產業?! 〗Y語  硅光芯片作為新型科技,方興未艾。其發展很有可能徹底撼動芯片界。我國對于硅光芯片的研究也在不斷取得進步。讓我們拭目以待,來看看這小小芯片中所蘊涵的巨大能量。 
    2022-11-07 10次
    華為海思“基帶芯片”傳出新進展,關乎基帶芯片流片
      射頻芯片相對基帶來說更加復雜,甚至和天線的擺放都有關聯。而無論是基帶還是射頻,蘋果都沒有技術支撐,通信基帶都掌握在通信巨頭手里,哪怕蘋果耗費巨資弄出基帶,依然繞不過高通的通信專利,所以綜合考慮后也只能選擇外掛基帶?! ”娝苤?,海思是華為旗下的一家芯片設計公司,它的能力在以往的芯片設計工作中就有所展現,尤其是其設計的麒麟系列芯片,更是為海思在全球芯片設計領域打響了名號?! 〉鞘艿矫绹夹g的限制,2020年9月之后華為海思所設計的芯片,就不能再繼續進行生產了。與此同時,海思自身的芯片設計能力,也受到了極大的限制。要知道,在以往的芯片設計過程中,海思使用的輔助設計軟件都是美國企業提供的。但是在這種情況下,華為海思并沒有放棄研發,根據統計數據顯示,海思研發投入占據了其總營收的21%,位居全球研發支出排名的第9位,依然保持著高水平的投入?! ≡缭谌A為受限初期,余承東就曾表示過,華為不會放棄海思。如今看來,華為做到了,近期華為在芯片上又傳出了新的進展,足以證明華為海思的研發工作依舊在繼續。根據消息稱,華為海思的芯片已經有了新進展,新一代的基帶芯片已經實現了流片??赡芎芏嗯笥褜τ谛酒牧髌惶私?,流片就是我們常說的風險試產。芯片設計出來之后,經過后仿真環節,就可以將設計文件送往相關的工廠,進行掩膜版的制作,之后就是進行流片。流片,我們可以簡單地認為是先制作幾顆,甚至幾十顆的芯片樣品來進行性能的驗證。如果驗證合格,下個步驟就是進入規?;慨a的環節。在這個過程中值得注意的是,流片的費用比芯片規?;a的費用要高得多,基本上在十幾萬到上百萬不等。如果流片失敗,不僅意味著高成本的流失,還將意味著芯片不能順利進入量產環節。所以流片這個環節,對于芯片設計企業來說是十分重要的。此次華為海思芯片的流片成功,預示著其下一步就要進入規?;慨a環節了,這絕對是一個振奮人心的好消息。消息稱,華為這次完成流片的芯片是基帶芯片,海思將該系列芯片命名為巴龍。這款巴龍系列芯片,以往發布的都收獲了不俗的表現,和美國芯片設計巨頭高通的基帶芯片相比,在實際運行中也略勝一籌。但是一直以來華為的基帶芯片,并沒有在全球占據較大的市場份額,在2018年,其僅占到7%的市場,這主要是因為至今為止基帶芯片采用的銷售模式造成的?;鶐酒梢苑譃橥鈷旎鶐酒图苫鶐酒?。目前在世界范圍內,高通等主要的基帶芯片企業生產的,幾乎都屬于外掛基帶,可以搭載大多數CUP芯片使用。而華為則不同,習慣用封裝的方式將其基帶芯片與自研CPU集成到一起。再加上,芯片的采購商用哪家的CPU芯片,一般就會采用哪家的基帶芯片,高通的CPU芯片供應量大,自然其基帶市場占比就高。而華為的麒麟芯片是不對外供應的,在這種情況下,外界的廠商想用華為基帶的可能性就會大大減小?! ?   即使是華為的基帶芯片性能略高于美國高通,但是廠商們最終還是會選擇高通的基帶芯片。不過這次華為新一代基帶芯片的流片完成,還是展現出了華為的通信實力,盡管華為海思目前依舊面臨著很多問題。作為一家成立于1991年,至今已經發展了30年之久的芯片設計企業,海思的實力已經不需要質疑了。但是處于芯片上游的輔助設計軟件EDA軟件,目前仍然受制于三家美國企業。國內的EDA軟件生產商,雖然也能在部分環節做到全球領先水平,但是整體競爭力和美國三家企業相比仍然存在差距。不過如今海思新一代的基帶芯片已經設計完成,就證明海思已經在這方面有了較為穩妥的解決辦法。但是海斯還面臨著芯片生產的問題。目前芯片流片完成,下一步就是進入生產環節,那由誰進行代工,就成為擺在海思面前最迫切的問題?! ≡?020年美國限制涉及自己技術的公司后,華為和許多企業停止了合作,包括OEM制造商臺積電。然而,在這方面,沒有進一步的消息,這意味著華為的芯片不能交給臺積電生產。國內公司是否有可能為華為OEM?目前,中國制造技術水平最高的公司是中芯國際,但中芯國際目前只能完成14nm芯片的批量生產。然而,中芯國際最近也傳出了7nm芯片即將進入風險試生產的消息,這意味著國內7nm芯片即將問世。雖然它無法與最先進的5nm芯片相比,但它仍然可以暫時處理華為芯片生產的一部分?,F在我們只能等待中芯國際的好消息。我相信,即使芯片不能完成生產,華為海思也不會放棄更先進的研發,所以華為可以在第一時間生產。 
    2022-11-07 16次
    光電芯片新制造技術取得突破
      光電芯片新制造技術取得突破傳統飛秒激光的光衍射極限,未來或可開辟光電芯片制造新賽道?!苯?,南京大學科研團隊發明的一種新型“非互易飛秒激光極化鐵電疇”技術,在下一代光電芯片制造領域取得重大突破?!  肮怆娦酒切畔⒓夹g的下一個制高點?!敝袊茖W院院士、南京大學教授祝世寧說,南京大學固體微結構物理國家重點實驗室較早探索該領域,已取得一系列國際領先的原始創新成果,“光電芯片有望成為我國率先突破的科技領域,我們應該對下一代技術更早地切入、更快地投入,爭取在未來有更多的發言權?!薄 ∽?000年起,祝世寧團隊就將光學超晶格研究從經典光學拓展至量子光學,經過多年開拓創新,已利用光學超晶格研制成功全球首枚高速調控的鈮酸鋰光量子芯片,實現了全球首個具有移動光學中繼的無人機光量子網絡試驗?!坝浀卯敃r我們輾轉南京、石家莊、蘭州等地進行實驗,克服了重重困難,終于在國際上首次實現通過無人機在兩個地面站之間進行糾纏光子分發?!薄 ?018年,祝世寧團隊在南京大學和南京江北新區支持下,創建了南智先進光電集成技術研究院(下稱“南智光電”),瞄準下一代光電芯片技術在基礎材料、器件工藝等方面的需求,開展研發工作。中紅外超晶格激光器、自由空間無人機高速通信系統、超構材料平面透鏡、高分辨光譜相機……4年來,在南智光電這一科研平臺上,科學家們將頭腦中的一個個“奇思妙想”轉變為現實。最近的突破性成果——新型“非互易飛秒激光極化鐵電疇”技術,把光雕刻鈮酸鋰三維結構的尺寸,從傳統的1微米量級,首次縮小到納米級,達到30納米,大大提高了加工精度。該技術有望用于光電調制器、聲學濾波器等關鍵光電器件在芯片上的制備,在5G/6G通訊、光計算、人工智能等領域有廣泛的應用前景?! ”娝苤?,半導體產業在上世紀五十年代起源于美國,其本土接連誕生了英特爾、高通、英偉達、AMD等一大批領跑業內的頂尖科技巨頭,美國也一直掌握著全球芯片市場的話語權?! ‰m然美本土制造業的大舉外遷導致美芯片企業在很大程度上依賴臺積電的代工,不過,整體來看,美半導體仍牢牢占據著全球最大芯片出口市場的位置?! ∫試鴥绕髽I為例,除了華為之外,其他絕大多數廠商,在PC、服務器以及智能手機等領域生產的產品設備,所采用基本都是英特爾或高通的芯片,這些美企拿走了其中的絕大部分利潤?! ∪欢?,美企在我國市場撈金的同時,老美卻又忌憚我國高科技的快速崛起,于是近些年開始不斷修改規則,通過“斷芯”的方式來打壓華為等中企,妄圖以此來鞏固它自己的科技“霸權”地位?! 〉绫葼柹w茨所說,不賣給中國芯片只會適得其反,不僅無法遏制中國科技的發展,反而還會促使他們加快自給自足的步伐,最終“買單”的只會是以出口為主的美半導體市場,得不償失?! ∈聦嵰驳拇_如此,在經歷了美芯帶來的“卡脖子”之痛后,國內市場就不再尋求“買辦”,而是走上了自主化的造芯之路,很多國內企業也認清了形勢,紛紛開始把可控的成熟芯片放在本土?! 》从^美半導體市場,受芯片規則限制以及半導體行業遭遇“寒冬”等因素影響,如今可謂一片哀鴻?! _資料顯示,自進入2022年以來,美半導體股價就開始連續下滑,呈現出一片綠油油的景象,而近段時間更是遭遇了“大雪崩”,各大美芯片巨頭幾乎無一幸免:AMD市值蒸發了14%、英偉達市值減少8.03%、英特爾縮水5.37%等等。一夜之間,這些美企總計損失了超過7000億!  更關鍵的是,美國芯片的價格也因“銷量下滑、庫存積壓”而徹底腰斬,去年賣到200塊錢的芯片,如今20塊錢都無人問津?! Υ?,有外媒表示:美國芯片時代開始落幕了。之所以這么說,不僅是因為美半導體市場如今的“慘狀”,更是由于美國的霸凌行為,讓美芯被打上了“不可靠”的標簽,全球各地都浩浩蕩蕩的掀起了“去美化”潮流?! ∪鐨W洲市場,斥資860億歐元成立“歐洲芯片聯盟”;印度拿出100億美元,鼓勵芯片研發;還有韓國,搭建了世界上臭的芯片IP平臺?! 【瓦B臺積電也牽頭組建了“3D Fabric聯盟”,名義上雖是為了推動3D封裝技術的發展,實則也是在為自己謀“出路”,減輕對EUV光刻機的依賴可以說是“去美化”的開端?! ‘斎?,最關鍵的還是我國芯片市場。據業內人士統計數據顯示,僅今年上半年,國內就生產了超過1900億顆芯片,雖然這些大都是成熟工藝,但卻也大幅降低了進口依賴。在前九個月時間里,中企累計砍單進口芯片多達620億顆!  值得強調的是,除了芯片國產化率不斷提升之外,在EDA軟件、光刻機、光刻膠等關鍵設備材料方面,國內也取得了不俗的成績?! 虾9俜綀蟮?,國內現階段已實現14nm芯片制程的量產,還有90nm光刻機、國產CPU、5G芯片技術等等,也都迎來了突破,可以說是“全面開花”?! ×硗?,國內還搭建了首條“多材料、跨渠道”的光子芯片產業,明年即可投產;封測大廠通富微電也突破了5nm芯粒技術。光子芯片和芯粒等先進封裝技術,讓我們“繞開EUV、沖擊高端芯片市場”看起來并非遙不可及?! ∵@意味著,美芯片企業未來所要面對的將不只是失去營收市場,因為隨著我們國產芯片的不斷崛起,在滿足國內需求的同時,未來也必然會走向全球,相比物美價廉的中國芯片,昂貴且缺乏契約精神的美芯,又能有幾何勝算? 
    2022-11-07 13次

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