國(guó)產(chǎn)芯片彎道超車有望，光芯片材料大突破，光刻機(jī)不再是問題

全球各國(guó)除了繼續(xù)在硅基芯片方面推進(jìn)技術(shù)研發(fā)之外，其實(shí)還在量子芯片、光芯片等芯片新技術(shù)方面展開較量，而中國(guó)日前就在光芯片材料方面取得重大突破，走在了美國(guó)前面，這將加速中國(guó)光芯片的商用化。

新芯片技術(shù)的較量是不僅僅是一項(xiàng)技術(shù)的突破，更是整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的推進(jìn)，否則有了光芯片技術(shù)，卻沒有相應(yīng)的材料，那么新芯片技術(shù)也就無(wú)法實(shí)現(xiàn)商用化落地，這當(dāng)中最關(guān)鍵的就是材料。

光芯片也被認(rèn)為是替代現(xiàn)有硅基芯片的重要技術(shù)之一，為此中國(guó)、美國(guó)都在積極推進(jìn)，而在光芯片材料方面，則是中國(guó)、日本和美國(guó)的較量。日本能成為光芯片的參與者之一，就在于它向來在芯片材料方面執(zhí)全球牛耳，硅基芯片材料有六成由日本掌握，有這個(gè)基礎(chǔ)，日本自然也在光芯片材料方面占有一席之地。

光芯片的重要材料之一是鈮酸鋰，這個(gè)材料早已被研發(fā)出來，不過在制成晶圓方面，則還存在不少難點(diǎn)，由于鈮酸鋰材料過于脆弱，如何將它做成一片較大的晶圓，就成為中國(guó)、美國(guó)和日本技術(shù)較量的關(guān)鍵。

此前中美日三方都已實(shí)現(xiàn)6英寸鈮酸鋰晶圓的制備，不過這與全球主流的8英寸晶圓、12英寸晶圓仍有一定的差距，日前湖北一家企業(yè)就已成功研發(fā)8英寸晶圓，由此中國(guó)在鈮酸鋰晶圓制備方面走在了美國(guó)和日本前面。

中國(guó)率先制備成功8英寸鈮酸鋰晶圓，在于中國(guó)在基礎(chǔ)材料方面的深厚積累，幾十年前，即使中國(guó)的經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)較為薄弱，但是由于中國(guó)堅(jiān)持推動(dòng)完整的工業(yè)體系建設(shè)，因此中國(guó)一直都相當(dāng)重視基礎(chǔ)研發(fā)，由此中國(guó)奠定了扎實(shí)的材料研發(fā)基礎(chǔ)，到如今中國(guó)的芯片產(chǎn)業(yè)需要實(shí)現(xiàn)全產(chǎn)業(yè)鏈的自研，基礎(chǔ)材料研發(fā)就產(chǎn)生了效果。

采用鈮酸鋰作為光芯片的材料，全球諸多機(jī)構(gòu)都證明了可行性，業(yè)界專家認(rèn)為鈮酸鋰可以實(shí)現(xiàn)光芯片的超強(qiáng)性能。就在數(shù)天前，香港城市大學(xué)電機(jī)工程學(xué)系王騁教授團(tuán)隊(duì)就研發(fā)出了集成鈮酸鋰微波光子芯片，性能比硅基芯片快1000倍，而功耗卻降低九成以上，該團(tuán)隊(duì)介紹處理250×250像素的圖片只需要3納焦，而硅基芯片卻要幾百乃至上千納焦的能耗。

國(guó)內(nèi)還有其他機(jī)構(gòu)研發(fā)鈮酸鋰芯片，鈮酸鋰芯片除了可用于處理器，還可用于基站的信號(hào)處理，隨著未來6G的商用，基站的建設(shè)將更加密集，采用硅基芯片大量6G基站將會(huì)進(jìn)一步推升運(yùn)營(yíng)商的電費(fèi)，而鈮酸鋰芯片的應(yīng)用可以大幅降低功耗，這也將成為6G商用的關(guān)鍵。

業(yè)界人士指出鈮酸鋰芯片的超強(qiáng)性能和超低功耗，在人工智能、6G等行業(yè)都將有廣泛的前景，當(dāng)前的人工智能往往需要大規(guī)模的處理器集群處理相關(guān)的數(shù)據(jù)，巨額的電費(fèi)已成為AI企業(yè)不堪重負(fù)的成本，鈮酸鋰芯片恰恰可以解決耗電問題。

由于眾所周知的原因，中國(guó)開發(fā)先進(jìn)的硅基芯片工藝受到光刻機(jī)的限制，而鈮酸鋰芯片的應(yīng)用將打破原有的硅基芯片技術(shù)體系，解決當(dāng)下阻礙中國(guó)芯片發(fā)展的芯片工藝瓶頸，以現(xiàn)有的芯片工藝就能實(shí)現(xiàn)更強(qiáng)的性能，這對(duì)于中國(guó)芯片來說無(wú)疑更具積極的意義。

海外芯片同行其實(shí)也清楚現(xiàn)有的硅基芯片技術(shù)已達(dá)到天花板，芯片工藝達(dá)到3納米已面臨巨大的技術(shù)困難，臺(tái)積電的3納米工藝良率就低至55%，再研發(fā)2納米難度更大，為此海外芯片同行也在積極研發(fā)新的芯片材料，而中國(guó)在光芯片材料方面的突破無(wú)疑振奮了全球芯片行業(yè)，將為全球芯片技術(shù)開辟新道路。