光子芯片和6G被上海確定為面向未來(lái)的先導(dǎo)產(chǎn)業(yè)

  ICC訊 7月21日，上海發(fā)布關(guān)于下一個(gè)5年的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)和先導(dǎo)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，仔細(xì)閱讀，可以了解上海如何布局戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)及面向未來(lái)的先導(dǎo)產(chǎn)業(yè)。

  特別引起筆者注意的是，在我們的文章中常常提及到的光子芯片及6G移動(dòng)通信被確定為上海面向未來(lái)的先導(dǎo)產(chǎn)業(yè)。

  先看看上海的總體思路。未來(lái)五年，上海將重點(diǎn)打造以集成電路、人工智能、生物醫(yī)藥三大產(chǎn)業(yè)為核心的“9+X”戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)和先導(dǎo)產(chǎn)業(yè)發(fā)展體系。

  其中，“9”個(gè)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，包括上述三大核心產(chǎn)業(yè)，加上新能源汽車(chē)、高端裝備、航空航天、信息通信、新材料、新興數(shù)字產(chǎn)業(yè)等六大重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)。

  “X”是指一批面向未來(lái)的先導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，包括光子芯片與器件、類(lèi)腦智能、6G移動(dòng)通信等先導(dǎo)產(chǎn)業(yè)。

  上海的目標(biāo)。到2025年，戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)增加值占全市生產(chǎn)總值比重達(dá)到20%以上，增加值超過(guò)1萬(wàn)億元，成為經(jīng)濟(jì)發(fā)展主引擎，基本形成具有全球影響力的集成電路、生物醫(yī)藥、人工智能上海高地。

  本文主要說(shuō)說(shuō)光子芯片與器件、6G移動(dòng)通信兩個(gè)面向未來(lái)的先導(dǎo)產(chǎn)業(yè)。

  一、光子芯片與器件

  芯片作為現(xiàn)代科技“皇冠上的明珠”，受到各國(guó)格外重視!我國(guó)因?yàn)樵?A href="http://m.odinmetals.com/site/CN/Search.aspx?page=1&keywords=%e8%8a%af%e7%89%87&column_id=ALL&station=%E5%85%A8%E9%83%A8" target="_blank">芯片領(lǐng)域落后于人，受到別人“卡脖子”，這主要是電子芯片方面。

  在電子芯片方面，我們?nèi)绻刂鴦e人走過(guò)的28nm-14nm-7nm-5nm-2nm這條路走下去，即使經(jīng)過(guò)努力，縮小了差距，很多專(zhuān)利/IP的壁壘很難繞過(guò)去，別人也可能不斷找麻煩。

  然而，在光子芯片領(lǐng)域，我國(guó)與歐美處于同一起跑線上，現(xiàn)在某些方面已經(jīng)領(lǐng)先同行，如華為在全球首先做出并量產(chǎn)了800G光芯片。因此，我國(guó)大力發(fā)展光子芯片，是實(shí)現(xiàn)芯片自主可控，并趕超的有效路徑!

  盡管，現(xiàn)階段光子芯片不可能替代電子芯片，但光子芯片擁有更高的計(jì)算速度、更低的功耗及時(shí)延，且不易受到溫度、電磁場(chǎng)和噪聲變化的影響。更重要的是，光子芯片不追求工藝尺寸的極限縮小，不受制造工藝的限制，有更多的性能提升空間。

  光子芯片將在數(shù)據(jù)獲取、傳輸、計(jì)算、存儲(chǔ)和顯示等方面逐步替代電子芯片，將會(huì)有光子芯片、光電集成芯片等多種形式。

  上海將光子芯片與器件列為“面向未來(lái)的先導(dǎo)產(chǎn)業(yè)”之首，足見(jiàn)對(duì)光子芯片及器件的重視。

  上海提出：重點(diǎn)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(fā)與應(yīng)用，在光子器件模塊化技術(shù)、基于互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)的硅光子工藝、光通訊技術(shù)、光互連技術(shù)、芯片集成化技術(shù)、光電集成模塊封裝技術(shù)等方面的研究開(kāi)展重點(diǎn)攻關(guān)。

  上海的目標(biāo)，未來(lái)五年，力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)新一代光子器件在數(shù)據(jù)中心、超級(jí)計(jì)算機(jī)、汽車(chē)自動(dòng)駕駛、家用機(jī)器人、電信設(shè)備以及國(guó)防裝備等領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)鏈的顛覆性革新。

  我們看到上海的這個(gè)雄心還是蠻大的!那么，上海的底氣來(lái)自哪里?

  首先是上海的兩家頂級(jí)高校，上海交通大學(xué)和復(fù)旦大學(xué)。上海交大的金賢敏團(tuán)隊(duì)，已經(jīng)打通光子芯片從設(shè)計(jì)到流片的全流程，設(shè)計(jì)了就能做出來(lái);金賢敏團(tuán)隊(duì)在三維光子芯片方面已經(jīng)世界領(lǐng)先，2018年制作的三維光子芯片在規(guī)模和精度上至今無(wú)人超越;金賢敏團(tuán)隊(duì)的基于CMOS工藝高速可編程的光子芯片，根本技術(shù)即將完全突破。

  金賢敏，上海交通大學(xué)長(zhǎng)聘教授、博士生導(dǎo)師、區(qū)域光纖通信網(wǎng)與新型光通信系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室學(xué)術(shù)帶頭人、上海交大集成量子信息技術(shù)研究中心主任。

  復(fù)旦大學(xué)下設(shè)光科學(xué)與工程系，有中科院院士1人，英國(guó)皇家工程院院士1人，有光學(xué)、光學(xué)工程兩個(gè)博士點(diǎn)。復(fù)旦還有兩個(gè)光子相關(guān)的教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，即上海超精密光學(xué)制造工程技術(shù)研究中心和微納光子結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室。另外，復(fù)旦還有全國(guó)頂尖的微電子學(xué)院。

  上海理工大學(xué)，今年5月20日，上海理工正式成立光子芯片研究院，由顧敏領(lǐng)銜。早在2019年，中國(guó)工程院外籍院士、澳大利亞科學(xué)院院士、澳大利亞技術(shù)科學(xué)與工程院院士顧敏，辭去皇家墨爾本理工大學(xué)副校長(zhǎng)職務(wù)，全職加盟上海理工大學(xué)。顧敏團(tuán)隊(duì)致力于類(lèi)腦全光學(xué)計(jì)算，為集成光電路和人工智能產(chǎn)業(yè)提供新一代全光芯片。

  近期，顧敏院士領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)，創(chuàng)新性地利用雙光子聚合飛秒激光加工技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了大面積復(fù)振幅軌道角動(dòng)量多路復(fù)用超表面全息技術(shù)，完美解決了純相位依賴(lài)的通道信號(hào)串?dāng)_問(wèn)題。項(xiàng)目中利用6mm 的光學(xué)芯片，約為指甲蓋面積的1/16,記錄下60幀三維全息圖像，僅僅需要?jiǎng)討B(tài)控制入射光束軌道角動(dòng)量狀態(tài)，即可實(shí)現(xiàn)30FPS的三維全息動(dòng)態(tài)顯示。

  中科院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所，也是我國(guó)從事光計(jì)算與光子芯片研究較早的國(guó)家級(jí)院所，實(shí)力強(qiáng)勁，成果累累。

  光子芯片產(chǎn)業(yè)化方面，國(guó)內(nèi)走在最前面的要算華為了。不過(guò)，華為的光子芯片研發(fā)主體在武漢，華為在武漢還自建了光子芯片生產(chǎn)線，已經(jīng)量產(chǎn)。后續(xù)，隨著華為海思總部部署至上海青浦研發(fā)中心，也有可能華為在上海再組建光子芯片研發(fā)團(tuán)隊(duì)。

  二、6G移動(dòng)通信

  上海提出，重點(diǎn)突破新一代信道編碼及調(diào)制技術(shù)、新一代天線與射頻技術(shù)、太赫茲無(wú)線通信技術(shù)與系統(tǒng)、空天海地一體化通信技術(shù)、軟件與開(kāi)源網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)、基于人工智能的無(wú)線通信技術(shù)、動(dòng)態(tài)頻譜共享技術(shù)等第六代通信(6G)關(guān)鍵技術(shù)。深度參與國(guó)家6G技術(shù)專(zhuān)項(xiàng)，研究部署一批科技攻關(guān)項(xiàng)目，積極參與6G標(biāo)準(zhǔn)化競(jìng)爭(zhēng)，在芯片、測(cè)試設(shè)備、移動(dòng)終端等領(lǐng)域保持先發(fā)優(yōu)勢(shì)。

  這一塊，基本就是為華為定制的，很可能就是華為的6G研發(fā)專(zhuān)家協(xié)助制定的。

  我們知道，華為的無(wú)線研發(fā)主體在上海，3G/4G/5G都是從這里走向世界的。華為在上海的無(wú)線研發(fā)團(tuán)隊(duì)，打造了全球領(lǐng)先的5G移動(dòng)通信技術(shù)，奠定了如今的移動(dòng)通信全球格局。

  在5G正式商用之前，華為就已經(jīng)開(kāi)始了6G的研發(fā)布局，已經(jīng)取得了不少研究成果及專(zhuān)利。5G不會(huì)一下子升級(jí)到6G，華為在全球首先提出5.5G演進(jìn)，目前正加大5.5G全棧解決方案的研發(fā)。

  相信幾年后，華為的5.5G解決方案及專(zhuān)利同樣會(huì)全球領(lǐng)先，為下一步演進(jìn)到6G打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。華為5.5G/6G核心研發(fā)團(tuán)隊(duì)同樣在上海。

  規(guī)劃中，關(guān)于6G移動(dòng)通信的這些技術(shù)方向，我們?cè)诮谌A為上研對(duì)外發(fā)布的博士后研究課題中都有見(jiàn)過(guò)。

  綜上，經(jīng)過(guò)下一個(gè)五年的布局、努力，上海在全球科技格局中的地位將明顯提升!