目前的硅基半导体芯片由于摩尔定律限制,在进入10nm之后越来越难以生产,预计2nm到1nm节点就有可能面临无法制造的问题,半导体行业也在积极开发新技术,比如硅光子芯片技术,而ASML公司所在的荷兰就大举投资77亿元研发硅光子技术。
在硅基芯片时代,ASML公司最终成为半导体行业中的王者,尤其是EUV光刻机独一份,5nm及以下节点都要依赖ASML的EUV光刻机,现在售价就要10亿一台了,再下一代的高NA光刻机售价要涨到19亿以上了。
如果未来硅光子芯片快速取代硅基芯片,那ASML公司显然会失去领先的地位,这也是为什么荷兰巨资投资硅光子技术引人注意的关键,希望下一个ASML还是掌握在他们手里。
根据他们的投资计划,总投资为11亿欧元,约合77.3亿人民币,其中4.71亿欧元的投资来自荷兰政府,接下来是荷兰的两所大学Eindhoven理工大及Twente大学,资金则会由荷兰基金机构Delta Photon 负责管理。
据悉,跟现在的硅基芯片相比,硅光子芯片是基于硅和硅基衬底材料(如 SiGe/Si、SOI 等),利用现有 CMOS 工艺进行光器件开发和集成的新一代技术,结合了集成电路技术的超大规模、超高精度制造的特性和光子技术超高速率、超低功耗的优势,被认为是摩尔定律失效之后的颠覆性技术。
目前主要的半导体大国都在积极研发硅光子技术,其中Intel、IBM等公司在这个领域已经取得重要进展,国内也在大力发展硅光子技术,现在就是看这场赛跑中,谁能抢先一步了。
光子芯片可以解决电子芯片瓶颈
与电子相比,电子有质量,能量损耗会比较大;光子的质量为零,能量损耗小,因而光子作为信息载体具备超高速度,超强的同步性、超达带宽和超低损耗的特性。
目前ASML光刻机制造的罪先进的芯片也是利用电子来控制芯片,但是物理学家们认为以光子来控制的芯片,理论上会具备更好的性能,而且光子技术是未来零碳排放的关键技术。
可以说,在信息时代的基础是电子芯片,但是未来人工智能将更多依靠光子芯片,光子芯片将是下一代芯片的核心。
华为早就开始了光电芯片研发
从2020年开始,业内由就出了一些光子芯片的原型产品,比如Lightelligence就曾在2020年12月开发出了世界第一款光子芯片原型板卡,成功运行了Google Tensorflow自带的卷积神经网络模型来处理MNIST数据集。
另外一家初创公司Lightmatter也在2021年秋季推出了搭载光子计算芯片的PCIe卡,这是Lightmatter专为数据中心AI推理工作负载而设计的,也是其首款商业化的产品。
我国的芯片研发巨头华为公司也在2019乃年8月公开了一份“光计算芯片、系统及数据处理技术”的发明专利,华为在2021的全球分析师大会上称,未来模拟计算机和光子计算机面临巨大的应用场景,华为也在研究模拟计算机和光子计算机。
Lightelligence 是我国的一家光子计算芯片公司,2019年4月,曦智科技也就是Lightelligence 推出全球首款光子芯片原型板卡,并运用与神经网络模型来识别手写数字图像,成功得以验证。
曦智科技的解决方案的思路是自研大规模集成硅光芯片和电子芯片,然后使用先进封装工艺将它们堆叠在一起。而且经过两年研发,曦智科技推出其第二代光子计算处理器PACE。
文章来源: 观前沿看世界,阿远科技馆
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