全球芯片风起云涌 中国应该这么干！

此外，欧盟也正联合开发新型全光子28GHz毫米波mMIMO收发信机芯片，并将于2018年底推出第一个版本。参与该研发计划的公司和研究机构有LioniX、Solvates、SATRAX、Linkra、Fraunhofer HHI和NTU的ICCS，并通过异构集成，结合了PolyBoard和TriPleX两个工艺平台的优势。

在集成微波光子芯片领域，我国仍处于基础研究阶段，不久前刚结束的国家973计划项目“面向宽带泛在接入的微波光子器件与集成系统基础研究”重点针对微波光子相互作用下的高带宽转换机理、高精细调控方法和高灵活协同机制等3个科学问题，在微波光子作用机理、关键器件与原型系统方面取得了重要突破，为未来发展提供了相应的理论与技术支撑。项目团队研制了覆盖L/S/Ku/Ka波段的灵活可变的微波光子柔性卫星转发器样机，以及构建了分布式大动态可协同的智能光载无线(I-RoF)原型系统与研究平台。

该项目所取得的“宽带集成、稳相传输和多频重构”等创新成果在嫦娥三号Ⅹ波段信标信号采集、北斗导航高轨卫星的轨道监测和微波光子柔性卫星转发器等国家重大工程中得到验证和技术应用。

集成微波光子芯片主要在光学域上实现射频信号的处理，其功能可以覆盖无线系统的整个射频信号链，包括滤波、IQ调制、UC/DC(上转换/下转换)、频率合成器、AWG(任意波形生成)和光子ADC/光子DAC等。

随着集成相干光学、集成微波光子学、超大规模光子集成电路、光学频率梳、光子ADC和光子数字信号处理技术的发展，集成微波光子芯片甚至可以发展到大规模ASPIC或PSoC(光子专用集成电路)，并可能在未来5-10年内颠覆整个RF技术生态，使真正的光子定义无线电( Photonics Defined Radio， PDR)系统成为可能。

在规划和发展路径上，我们可以首先面向国防、航天、5G/B5G和6G移动通信的需求，从单片或单功能集成开始，提升设计和工艺水平，逐步发展大规模集成微波光子芯片。

(2) 高性能光子计算芯片和光子AI芯片

光子计算被认为是突破摩尔定律的有效途径之一，且更适合线性计算。光子器件的开关速度比电子器件更快，而且光波具有不同的波长、频率、偏振态和相位信息，可以用来代表不同的数据，因而光子计算具有内禀的高维度的并行计算特性。光子计算超强的线性计算能力有望成为未来高性能计算的“圣杯”。

2016年MIT提出了使用光子代替电子作为计算芯片架构的理论，并称之为可程序设计纳米光子处理器。美国的艾克塞特大学、牛津大学和明斯特大学三所高校正在联合研发光子计算芯片。科罗拉多大学的科研人员日前已研制成功世界上第一款以光子处理和传输信息的微处理器芯片。

英国0ptalysys公司于2017年发布了第一代高性能桌面超级光子计算机(最高可达到9Pfps的处理速度)，其光子处理器采用PCI扩展卡与普通计算机进行通讯(PCI扩展卡是用于升级图形处理器或服务器的标准组件)。

同时，0ptalysys公司还承担了一个五角大楼的研究项目-超级计算机的桌面化技术，以及一个欧洲的项目-提高天气仿真能力。Optalysys计划在2020年之前推出Efps级别的更高性能的系统。

除了传统的高性能计算外，光子芯片也将是未来AI计算的硬件架构，可能彻底淘汰现在的GPU，并且是未来量子计算的候选方案之一。

过去十年中，在构建光子计算芯片的基础研究和基础工艺方面的投资开始得到回报。

2016年，美国普林斯顿大学研制了全世界第一个光子神经形态芯片。该芯片拥有超快的计算能力，并利用光子解决了神经网络电路速度受限的难题，开辟了光子计算的新篇章。

2017年，英国牛津大学的研究人员使用特殊的相变材料与集成光子技术开发出一种光子芯片，可形成与人脑相似的“光子突触”，其运行速度比人脑神经突触快1000倍。

（编辑：惠州站长网）

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