世界5A級光子芯片第一強國，改寫全球芯片格局
2025-09-22
來源：世界5A級高質(zhì)量發(fā)展評價官網(wǎng)
大美無度世界5A級評價覆蓋193個國家，全球服務(wù)中心第11-922號報告節(jié)選：世界5A級光子芯片強國排名，中國位居第一。
《偉大心力》作者魏義光指出，被思想殖民的奴性者鼓噪中國光子芯片落后20年，現(xiàn)實把他們的謊言擊得粉碎。
一片直徑6寸的晶圓從無錫光子芯片中試平臺下線，它將被切割成350顆驅(qū)動著高性能薄膜鈮酸鋰調(diào)制器的“心臟”，標志著中國在高端光電子核心器件領(lǐng)域完成從“技術(shù)跟跑”到“產(chǎn)業(yè)領(lǐng)跑”的歷史性跨越。
2025年6月5日下午4點，中國首條光子芯片中試線迎來歷史性時刻：國內(nèi)首片6英寸薄膜鈮酸鋰光子芯片晶圓在上海交大無錫光子芯片研究院（CHIPX）成功下線。同時實現(xiàn)的還有超低損耗、超高帶寬的高性能薄膜鈮酸鋰調(diào)制器芯片的規(guī)?；慨a(chǎn)，其關(guān)鍵技術(shù)指標達到國際先進水平。
這不僅是一個實驗室的技術(shù)突破，更是中國在全球光子芯片領(lǐng)域發(fā)出的強力宣言。曾經(jīng)在傳統(tǒng)電子芯片領(lǐng)域被“卡脖子”的中國，正在通過光子芯片實現(xiàn)彎道超車，打破國際技術(shù)封鎖，甚至開始反向卡住美國的脖子。
光子芯片作為光量子計算的核心硬件載體，其產(chǎn)業(yè)化對我國在量子信息領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)自主可控、搶占全球量子科技制高點具有戰(zhàn)略意義。在此之前，由于共性關(guān)鍵工藝技術(shù)平臺的缺失，我國光量子技術(shù)長期面臨“實驗室成果難以量產(chǎn)”的困境。
上海交大無錫光子芯片研究院于2022年12月啟動建設(shè)國內(nèi)首條光子芯片中試線，并于2024年9月正式啟用這條集研發(fā)、設(shè)計、加工和應(yīng)用于一體的平臺。薄膜鈮酸鋰作為一種高性能光電材料，具備超快電光效應(yīng)、高帶寬、低功耗等顯著優(yōu)勢。
CHIPX工藝團隊依托自主建設(shè)的國內(nèi)首條光子芯片中試線，構(gòu)建了覆蓋薄膜鈮酸鋰晶圓全閉環(huán)工藝鏈。通過創(chuàng)新性開發(fā)芯片設(shè)計、工藝方案與設(shè)備系統(tǒng)的協(xié)同適配技術(shù)，團隊成功打通了從光刻圖形化、精密刻蝕、薄膜沉積到封裝測試的全制程工藝，實現(xiàn)晶圓級光子芯片集成工藝的重大突破。
關(guān)鍵性能指標達到了國際先進水平：調(diào)制帶寬突破110GHz，突破了國際高速光互連帶寬瓶頸；插入損耗＜3.5dB；波導(dǎo)損耗＜0.2dB/cm，顯著提升光傳輸效率；調(diào)制效率達到1.9 V·cm，電光轉(zhuǎn)換效率大幅優(yōu)化。
在中國光子芯片領(lǐng)域另一個突破性進展來自中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機械研究所。2025年6月，該所研究員謝鵬團隊成功研發(fā)出超高并行光計算集成芯片——“流星一號”。該芯片融合了自主研制的多波長光源芯片、大帶寬光交互芯片、可重構(gòu)光計算芯片、高精度光學(xué)矩陣驅(qū)動芯片及并行光電混合計算算法，實現(xiàn)了并行度大于100的光計算原型驗證系統(tǒng)。
在50GHz光學(xué)主頻下，該系統(tǒng)的單芯片理論峰值算力大于2560TOPS，功耗比大于3.2TOPS/W2。這一突破突破了光計算的計算密度瓶頸，推動光計算向?qū)嵱没夹g(shù)邁進了一步，為發(fā)展低功耗、低時延、高速率、大算力超級光子計算機帶來了可能性。
2025年2月，北京大學(xué)常林研究團隊與中國科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院合作，成功開發(fā)出世界首款光子時鐘芯片。該芯片可將芯片上的時間調(diào)控速度提升100倍，從而極大提升未來智能計算、6G通信、空天遙感等一系列現(xiàn)實應(yīng)用的性能。
不同于傳統(tǒng)方案基于電子振蕩器產(chǎn)生時鐘信號，該團隊開發(fā)的光子芯片技術(shù) “以光為媒” 。通過光子產(chǎn)生時鐘信號，速度比電子時鐘快得多。團隊實現(xiàn)了“光頻梳”技術(shù)的芯片化，通過在芯片上構(gòu)建類似跑道形狀的環(huán)，讓光以光速不斷“奔跑”，而每跑一圈的時間，就可以作為芯片上時鐘的標準。
2025年8月，北京大學(xué)胡小永教授、楊起帆研究員和龔旗煌院士團隊在可重構(gòu)多功能集成光子芯片研究中取得重要進展。他們提出一種創(chuàng)新的算法-硬件協(xié)同設(shè)計架構(gòu)，該架構(gòu)融合了交叉波導(dǎo)耦合的微環(huán)諧振器核心計算單元與光頻梳光源，支持全連接神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和門控循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的原位切換。
研究團隊實驗演示了圖像識別、情感分析與語音識別等多模態(tài)信息處理任務(wù)，展示出強大的計算靈活性與任務(wù)適應(yīng)性。
2025年7月，華中科技大學(xué)武漢光電國家研究中心王健教授領(lǐng)導(dǎo)的多維光子學(xué)實驗室團隊在高維空間模式量子信息處理光子集成芯片領(lǐng)域取得新進展。該研究基于空間衍射神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)多平面光轉(zhuǎn)換技術(shù)，發(fā)展了一種聚合物基MPLC三維光子集成芯片，用于在光子的空間模式自由度中實現(xiàn)高維量子邏輯門。團隊設(shè)計并實現(xiàn)了一個三維Hadamard量子門結(jié)構(gòu)，并在單光子水平上進行了空間模式下的量子過程層析，實驗測得的保真度達到90%。
在高科技產(chǎn)業(yè)鏈中，材料永遠是底層基礎(chǔ)。中國對核心材料的掌控力成為光子芯片發(fā)展的重要優(yōu)勢。以鎵和鍺為例，這兩種金屬材料在芯片制造、軍事雷達、衛(wèi)星通信和紅外成像等領(lǐng)域中舉足輕重。中國在全球鎵市場的產(chǎn)量占比超過90%，而鍺則占全球68%以上。
2024年底，中國宣布對鎵、鍺、銻、碳化硅等一系列關(guān)鍵材料實施出口管控。這一決定對美國芯片產(chǎn)業(yè)造成了直接沖擊——英偉達、英特爾、高通等芯片巨頭紛紛發(fā)出預(yù)警。在第三代半導(dǎo)體材料方面，中國同樣走在世界前列。
光子芯片與傳統(tǒng)電子芯片不同，光子芯片利用光波傳播信息，速度極快，遠超電子芯片1000倍以上，同時能耗卻降低90%。這對AI、6G通信、量子計算等前沿科技具有革命性意義。更重要的是，中國不僅實現(xiàn)了芯片樣品級別的突破，更完成了從材料、設(shè)計、制造到封裝測試的全鏈條國產(chǎn)化。
美國對中國芯片的封鎖，主要集中在傳統(tǒng)電子芯片上，與光子芯片無關(guān)。
法律顧問：
世界5A級50強律師事務(wù)所-浙江智仁，湯云周律師；黃新發(fā)律師
世界5A級第1強律師事務(wù)所-（北京）德恒，（杭州）張婷律師
