光子芯片和6G被上海確定為面向未來的先導產業

  ICC訊 7月21日，上海發布關于下一個5年的戰略性新興產業和先導產業發展規劃，仔細閱讀，可以了解上海如何布局戰略新興產業及面向未來的先導產業。

  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移動通信被確定為上海面向未來的先導產業。

  先看看上海的總體思路。未來五年，上海將重點打造以集成電路、人工智能、生物醫藥三大產業為核心的“9+X”戰略性新興產業和先導產業發展體系。

  其中，“9”個戰略性新興產業，包括上述三大核心產業，加上新能源汽車、高端裝備、航空航天、信息通信、新材料、新興數字產業等六大重點產業。

  “X”是指一批面向未來的先導產業，包括光子芯片與器件、類腦智能、6G移動通信等先導產業。

  上海的目標。到2025年，戰略性新興產業增加值占全市生產總值比重達到20%以上，增加值超過1萬億元，成為經濟發展主引擎，基本形成具有全球影響力的集成電路、生物醫藥、人工智能上海高地。

  本文主要說說光子芯片與器件、6G移動通信兩個面向未來的先導產業。

  一、光子芯片與器件

  芯片作為現代科技“皇冠上的明珠”，受到各國格外重視!我國因為在芯片領域落后于人，受到別人“卡脖子”，這主要是電子芯片方面。

  在電子芯片方面，我們如果沿著別人走過的28nm-14nm-7nm-5nm-2nm這條路走下去，即使經過努力，縮小了差距，很多專利/IP的壁壘很難繞過去，別人也可能不斷找麻煩。

  然而，在光子芯片領域，我國與歐美處于同一起跑線上，現在某些方面已經領先同行，如華為在全球首先做出并量產了800G光芯片。因此，我國大力發展光子芯片，是實現芯片自主可控，并趕超的有效路徑!

  盡管，現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算速度、更低的功耗及時延，且不易受到溫度、電磁場和噪聲變化的影響。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。

  光子芯片將在數據獲取、傳輸、計算、存儲和顯示等方面逐步替代電子芯片，將會有光子芯片、光電集成芯片等多種形式。

  上海將光子芯片與器件列為“面向未來的先導產業”之首，足見對光子芯片及器件的重視。

  上海提出：重點突破硅光子、光通訊器件、光子芯片等新一代光子器件的研發與應用，在光子器件模塊化技術、基于互補金屬氧化物半導體(CMOS)的硅光子工藝、光通訊技術、光互連技術、芯片集成化技術、光電集成模塊封裝技術等方面的研究開展重點攻關。

  上海的目標，未來五年，力爭實現新一代光子器件在數據中心、超級計算機、汽車自動駕駛、家用機器人、電信設備以及國防裝備等領域產業鏈的顛覆性革新。

  我們看到上海的這個雄心還是蠻大的!那么，上海的底氣來自哪里?

  首先是上海的兩家頂級高校，上海交通大學和復旦大學。上海交大的金賢敏團隊，已經打通光子芯片從設計到流片的全流程，設計了就能做出來;金賢敏團隊在三維光子芯片方面已經世界領先，2018年制作的三維光子芯片在規模和精度上至今無人超越;金賢敏團隊的基于CMOS工藝高速可編程的光子芯片，根本技術即將完全突破。

  金賢敏，上海交通大學長聘教授、博士生導師、區域光纖通信網與新型光通信系統國家重點實驗室學術帶頭人、上海交大集成量子信息技術研究中心主任。

  復旦大學下設光科學與工程系，有中科院院士1人，英國皇家工程院院士1人，有光學、光學工程兩個博士點。復旦還有兩個光子相關的教育部重點實驗室，即上海超精密光學制造工程技術研究中心和微納光子結構實驗室。另外，復旦還有全國頂尖的微電子學院。

  上海理工大學，今年5月20日，上海理工正式成立光子芯片研究院，由顧敏領銜。早在2019年，中國工程院外籍院士、澳大利亞科學院院士、澳大利亞技術科學與工程院院士顧敏，辭去皇家墨爾本理工大學副校長職務，全職加盟上海理工大學。顧敏團隊致力于類腦全光學計算，為集成光電路和人工智能產業提供新一代全光芯片。

  近期，顧敏院士領導的團隊，創新性地利用雙光子聚合飛秒激光加工技術，實現了大面積復振幅軌道角動量多路復用超表面全息技術，完美解決了純相位依賴的通道信號串擾問題。項目中利用6mm 的光學芯片，約為指甲蓋面積的1/16,記錄下60幀三維全息圖像，僅僅需要動態控制入射光束軌道角動量狀態，即可實現30FPS的三維全息動態顯示。

  中科院上海光學精密機械研究所，也是我國從事光計算與光子芯片研究較早的國家級院所，實力強勁，成果累累。

  光子芯片產業化方面，國內走在最前面的要算華為了。不過，華為的光子芯片研發主體在武漢，華為在武漢還自建了光子芯片生產線，已經量產。后續，隨著華為海思總部部署至上海青浦研發中心，也有可能華為在上海再組建光子芯片研發團隊。

  二、6G移動通信

  上海提出，重點突破新一代信道編碼及調制技術、新一代天線與射頻技術、太赫茲無線通信技術與系統、空天海地一體化通信技術、軟件與開源網絡關鍵技術、基于人工智能的無線通信技術、動態頻譜共享技術等第六代通信(6G)關鍵技術。深度參與國家6G技術專項，研究部署一批科技攻關項目，積極參與6G標準化競爭，在芯片、測試設備、移動終端等領域保持先發優勢。

  這一塊，基本就是為華為定制的，很可能就是華為的6G研發專家協助制定的。

  我們知道，華為的無線研發主體在上海，3G/4G/5G都是從這里走向世界的。華為在上海的無線研發團隊，打造了全球領先的5G移動通信技術，奠定了如今的移動通信全球格局。

  在5G正式商用之前，華為就已經開始了6G的研發布局，已經取得了不少研究成果及專利。5G不會一下子升級到6G，華為在全球首先提出5.5G演進，目前正加大5.5G全棧解決方案的研發。

  相信幾年后，華為的5.5G解決方案及專利同樣會全球領先，為下一步演進到6G打下堅實的基礎。華為5.5G/6G核心研發團隊同樣在上海。

  規劃中，關于6G移動通信的這些技術方向，我們在近期華為上研對外發布的博士后研究課題中都有見過。

  綜上，經過下一個五年的布局、努力，上海在全球科技格局中的地位將明顯提升!