光電芯片新制造技術(shù)取得突破傳統(tǒng)飛秒激光的光衍射極限,未來或可開辟光電芯片制造新賽道。”近日,南京大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)發(fā)明的一種新型“非互易飛秒激光極化鐵電疇”技術(shù),在下一代光電芯片制造領(lǐng)域取得重大突破。
“光電芯片是信息技術(shù)的下一個(gè)制高點(diǎn)。”中國科學(xué)院院士、南京大學(xué)教授祝世寧說,南京大學(xué)固體微結(jié)構(gòu)物理國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室較早探索該領(lǐng)域,已取得一系列國際領(lǐng)先的原始創(chuàng)新成果,“光電芯片有望成為我國率先突破的科技領(lǐng)域,我們應(yīng)該對(duì)下一代技術(shù)更早地切入、更快地投入,爭(zhēng)取在未來有更多的發(fā)言權(quán)。”
自2000年起,祝世寧團(tuán)隊(duì)就將光學(xué)超晶格研究從經(jīng)典光學(xué)拓展至量子光學(xué),經(jīng)過多年開拓創(chuàng)新,已利用光學(xué)超晶格研制成功全球首枚高速調(diào)控的鈮酸鋰光量子芯片,實(shí)現(xiàn)了全球首個(gè)具有移動(dòng)光學(xué)中繼的無人機(jī)光量子網(wǎng)絡(luò)試驗(yàn)。“記得當(dāng)時(shí)我們輾轉(zhuǎn)南京、石家莊、蘭州等地進(jìn)行實(shí)驗(yàn),克服了重重困難,終于在國際上首次實(shí)現(xiàn)通過無人機(jī)在兩個(gè)地面站之間進(jìn)行糾纏光子分發(fā)。”
2018年,祝世寧團(tuán)隊(duì)在南京大學(xué)和南京江北新區(qū)支持下,創(chuàng)建了南智先進(jìn)光電集成技術(shù)研究院(下稱“南智光電”),瞄準(zhǔn)下一代光電芯片技術(shù)在基礎(chǔ)材料、器件工藝等方面的需求,開展研發(fā)工作。中紅外超晶格激光器、自由空間無人機(jī)高速通信系統(tǒng)、超構(gòu)材料平面透鏡、高分辨光譜相機(jī)……4年來,在南智光電這一科研平臺(tái)上,科學(xué)家們將頭腦中的一個(gè)個(gè)“奇思妙想”轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。最近的突破性成果——新型“非互易飛秒激光極化鐵電疇”技術(shù),把光雕刻鈮酸鋰三維結(jié)構(gòu)的尺寸,從傳統(tǒng)的1微米量級(jí),首次縮小到納米級(jí),達(dá)到30納米,大大提高了加工精度。該技術(shù)有望用于光電調(diào)制器、聲學(xué)濾波器等關(guān)鍵光電器件在芯片上的制備,在5G/6G通訊、光計(jì)算、人工智能等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。
眾所周知,半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)在上世紀(jì)五十年代起源于美國,其本土接連誕生了英特爾、高通、英偉達(dá)、AMD等一大批領(lǐng)跑業(yè)內(nèi)的頂尖科技巨頭,美國也一直掌握著全球芯片市場(chǎng)的話語權(quán)。
雖然美本土制造業(yè)的大舉外遷導(dǎo)致美芯片企業(yè)在很大程度上依賴臺(tái)積電的代工,不過,整體來看,美半導(dǎo)體仍牢牢占據(jù)著全球最大芯片出口市場(chǎng)的位置。
以國內(nèi)企業(yè)為例,除了華為之外,其他絕大多數(shù)廠商,在PC、服務(wù)器以及智能手機(jī)等領(lǐng)域生產(chǎn)的產(chǎn)品設(shè)備,所采用基本都是英特爾或高通的芯片,這些美企拿走了其中的絕大部分利潤(rùn)。
然而,美企在我國市場(chǎng)撈金的同時(shí),老美卻又忌憚我國高科技的快速崛起,于是近些年開始不斷修改規(guī)則,通過“斷芯”的方式來打壓華為等中企,妄圖以此來鞏固它自己的科技“霸權(quán)”地位。
但正如比爾蓋茨所說,不賣給中國芯片只會(huì)適得其反,不僅無法遏制中國科技的發(fā)展,反而還會(huì)促使他們加快自給自足的步伐,最終“買單”的只會(huì)是以出口為主的美半導(dǎo)體市場(chǎng),得不償失。
事實(shí)也的確如此,在經(jīng)歷了美芯帶來的“卡脖子”之痛后,國內(nèi)市場(chǎng)就不再尋求“買辦”,而是走上了自主化的造芯之路,很多國內(nèi)企業(yè)也認(rèn)清了形勢(shì),紛紛開始把可控的成熟芯片放在本土。
反觀美半導(dǎo)體市場(chǎng),受芯片規(guī)則限制以及半導(dǎo)體行業(yè)遭遇“寒冬”等因素影響,如今可謂一片哀鴻。
據(jù)公開資料顯示,自進(jìn)入2022年以來,美半導(dǎo)體股價(jià)就開始連續(xù)下滑,呈現(xiàn)出一片綠油油的景象,而近段時(shí)間更是遭遇了“大雪崩”,各大美芯片巨頭幾乎無一幸免:AMD市值蒸發(fā)了14%、英偉達(dá)市值減少8.03%、英特爾縮水5.37%等等。一夜之間,這些美企總計(jì)損失了超過7000億!
更關(guān)鍵的是,美國芯片的價(jià)格也因“銷量下滑、庫存積壓”而徹底腰斬,去年賣到200塊錢的芯片,如今20塊錢都無人問津。
對(duì)此,有外媒表示:美國芯片時(shí)代開始落幕了。之所以這么說,不僅是因?yàn)槊腊雽?dǎo)體市場(chǎng)如今的“慘狀”,更是由于美國的霸凌行為,讓美芯被打上了“不可靠”的標(biāo)簽,全球各地都浩浩蕩蕩的掀起了“去美化”潮流。
如歐洲市場(chǎng),斥資860億歐元成立“歐洲芯片聯(lián)盟”;印度拿出100億美元,鼓勵(lì)芯片研發(fā);還有韓國,搭建了世界上臭的芯片IP平臺(tái)。
就連臺(tái)積電也牽頭組建了“3D Fabric聯(lián)盟”,名義上雖是為了推動(dòng)3D封裝技術(shù)的發(fā)展,實(shí)則也是在為自己謀“出路”,減輕對(duì)EUV光刻機(jī)的依賴可以說是“去美化”的開端。
當(dāng)然,最關(guān)鍵的還是我國芯片市場(chǎng)。據(jù)業(yè)內(nèi)人士統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示,僅今年上半年,國內(nèi)就生產(chǎn)了超過1900億顆芯片,雖然這些大都是成熟工藝,但卻也大幅降低了進(jìn)口依賴。在前九個(gè)月時(shí)間里,中企累計(jì)砍單進(jìn)口芯片多達(dá)620億顆!
值得強(qiáng)調(diào)的是,除了芯片國產(chǎn)化率不斷提升之外,在EDA軟件、光刻機(jī)、光刻膠等關(guān)鍵設(shè)備材料方面,國內(nèi)也取得了不俗的成績(jī)。
據(jù)上海官方報(bào)道,國內(nèi)現(xiàn)階段已實(shí)現(xiàn)14nm芯片制程的量產(chǎn),還有90nm光刻機(jī)、國產(chǎn)CPU、5G芯片技術(shù)等等,也都迎來了突破,可以說是“全面開花”。
另外,國內(nèi)還搭建了首條“多材料、跨渠道”的光子芯片產(chǎn)業(yè),明年即可投產(chǎn);封測(cè)大廠通富微電也突破了5nm芯粒技術(shù)。光子芯片和芯粒等先進(jìn)封裝技術(shù),讓我們“繞開EUV、沖擊高端芯片市場(chǎng)”看起來并非遙不可及。
這意味著,美芯片企業(yè)未來所要面對(duì)的將不只是失去營收市場(chǎng),因?yàn)殡S著我們國產(chǎn)芯片的不斷崛起,在滿足國內(nèi)需求的同時(shí),未來也必然會(huì)走向全球,相比物美價(jià)廉的中國芯片,昂貴且缺乏契約精神的美芯,又能有幾何勝算?