換道超車的核心技術！中國光子晶元取得新突破，擺脫了對國外依賴

半導體晶元

各種電子元件在現代社會變得越來越多，可以說電子化進程基本就決定了一個國家的先進程度。因此，對於和電子元件息息相關的領域，就成為各國都在著重發展的重點，儘管中國在這一領域的發展稍微有些落後，但根據近日的新聞報道來看，我們在這一領域似乎有了新的突破。

我們都知道，受制於摩爾定律，提升信息技術載體的存儲密度與運算速度目前已經到了瓶頸狀態，這也就要求我們不得不尋找新的載體。在這種背景下，科學家們也將目光從「電」轉向了速度更快的「光」，在這種概念下，有科學家提出了「光子晶元」的概念。

我們知道，電子元件的核心部件之一就是晶元，它的性能就決定了電子元件的性能，因此對於晶元的研發，也是電子元件發展當中的重中之重。近日，《科技日報》的記者從南京理工大學得到消息，該校蔣立勇教授團隊提出一種新方法，讓我們離光子晶元更近了一步。

「光子晶元」概念圖

據介紹，蔣立勇教授團隊立了功，提出一個方法，實現了表面等離激元空間編碼功能，從理論上為多功能、多自由度調控的光子晶元的應用創造了可能，而下一步就是將其應用到實踐當中，從理論化為現實，令我們在光子晶元領域有新的突破。

一般情況下，人們可以通過精確調控光子行為讓光實現數據的存儲與運算，但目前主流的全光相干調侃，採用的是「面外」對稱入射進行相干調控，由於其本身的局限性，這種調控模式在空間選擇性及集成性等性能指標都有所欠缺，這也讓光子晶元的發展受到了局限。

而蔣立勇團隊則以表面等離激元模式相干機理為理論基礎，創新性地提出了「面內」全光相干調控這樣另闢蹊徑的方法，直接繞過了「面外」所存在的局限，完成了新的突破。同時這個新方法也能讓我們在尺寸更小的晶元上，通過全光調控載入更多的功能，使晶元擁有更大的存儲密度以及更高的運行效率，而這也將是未來晶元的發展趨勢。

「光子晶元」概念圖

根據一些報道我們可以知道，光子晶元的計算速度幾乎是普通電子晶元的1000倍，而功耗卻只是有它的百分之一。其未來在智能機器人、無人機等領域都將有著廣泛的應用。目前國內第一個研究光子人工智慧晶元研究團隊，由清華、北大、北交大等多所高校的在校博士生組成，該團隊負責人表示，未來晶元主要還是針對人工智慧領域的應用與發展，並預計在2022年將光子晶元運用到雲端。

同時他還表示，國內光子晶元設計方面的能力很強，同時光子晶元可採用國內130nm微電子工藝加工，也擺脫了對於國外高製程光刻機的依賴，無需在工藝製程上進行追趕。因此光子晶元也可以說是我國在晶元領域換道超車的核心技術。（智忠）

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