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算力达到目前高性能商用芯片的3000余倍！清华大学自动化系戴琼海院士、吴嘉敏助理教授与电子工程系方璐副教授、乔飞副研究员联合攻关，近日提出了一种“挣脱”摩尔定律的全新计算架构——光电模拟芯片！“挣脱”摩尔定律束缚的同时，也让人们看到了国产芯片弯道超车的可能。
光芯片也被称为光子集成电路（Photonic Integrated Circuit，PIC)，是基于硅基光子集成技术实现矩阵式并行计算的新型光学器件，其采用光波（电磁波）来作为信息传输或数据运算的载体，而不像传统电子芯片一样用电作为信号载体。 与电子芯片相比，光子芯片第一大优势是计算速度，它的计算速度大概是电子芯片的三个数量级，约1000倍，单个电子芯片的计算速度约为7.8TFlops，而光子芯片的计算速度大概是3200TFlops。
Tips：什么是TFlops?TFlops是衡量计算机性能的一个重要单位，即每秒浮点运算次数，主要用于测量CPU的浮点单元计算性能，ITFlops表示处理器每秒计算1万亿浮点运算的能力 光芯片按功能可分为激光器芯片和探测器芯片两类，激光器芯片以半导体材料为增益介质，将注入电流的电能激发，从而实现谐振放大选模输出激光，实现电光转换。 探测器芯片则是通过光电效应识别光信号，转化为电信号。光电效应是指在光照下，材料中的电子吸收光子的能量，若吸收的能量超过材料的逸出功，电子将逸出材料形成光电子，同时产生一个带正电的空穴。 不过由于光子本身难以灵活控制光路开关，也不能作为类似微电子器件的存储单元，纯光子了器件自身难以实现完整的信息处理功能，目前光芯片一般依托于集成光学或硅基光电子学中介质光波导来传输导模光信号，将光信号和电信号的调制、传输、解调等集成在同一块衬底或芯片上，构成“光模块”。
“光模块”的外形有些像日常生活中见到的“U”盘，其工作原理并不复杂，光模块的发送端把电信号转换成光信号，通过光纤传送后，接收端再把光信号转换成电信号，完成信息传递。 光芯片被誉为“能绕开EUV光刻机的芯片”，相较于电子芯片，光芯片对结构的要求较低，一般是百纳米级，因此使用我国已相对成熟的原材料及设备就能生产，而不像电子芯片一样，必须使用EUV等极高端光刻机，这意味着光芯片完全有机会摆刻机的“卡脖子”问题。
以清华大学前不久研发的ACCEL芯片为例，其光学部分的加工最小线宽仅采用百纳米级，而电路部分仅采用 180nm 互补金属氧化物半导体（CMOS，Complementary Metal Oxide Semiconductor）工艺，已经比 7nm 制程的 GPU 取得了多个数量级的性能提升。 除了制造门槛较低外，光芯片的制造材料为InP、GaAS等二代化合物半导体材料，我国也有完整的产业链体系提供，相比集成电路采用的硅片更容易获取、成本也更低一些。
此外，光芯片行业普遍采用IDM模式（垂直整合制造模式），企业拥有完整的生产链，包括设计、制造和封测，并保持了自主研发和生产能力，有助于生产流的自主可控外，也能及时响应各类市场需求，灵活调整产品设计、生产环节的工艺参数，满足市场需要，也为我国半导体行业弯道超车提供了可能。 壹零社：用图文、视频记录科技互联网新鲜事、电商生活、云计算、ICT领域、消费电子，商业故事。《中国知网》每周全文收录；中国科技报刊100强；2021年微博百万粉丝俱乐部成员；2022年抖音优质科技内容创作者 竞技宝官网app |
