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2022新思科技科普類短視頻欄目《了不起的芯片》全新上線！新思科技一直致力于打造“人人都能懂”的行業(yè)科普視頻，傳播更多芯片相關小知識，解答各類科技小問題。每周3分鐘，多一些“芯”知識。

這一期，我們聊一聊光子芯片的那些事兒。

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顧名思義，光子芯片是以光為媒介，用光波（電磁波）來傳遞信息的芯片。 光子芯片聽起來也頗為前沿，有點站在技術之巔內(nèi)味兒~ 但事實上光子芯片與電子芯片一樣，早在上世紀八十年代就已經(jīng)誕生了，雖然是電子芯片的孿生兄弟，光子芯片其實比電子芯片擁有更高的天賦。相比使用電子傳遞信息的一般意義上的芯片，用“光”傳遞信息的光子芯片，理論上信息傳輸速度會更快，傳播距離也更遠，衰減程度也更低，也不用擔心芯片發(fā)熱之類的問題，看起來光子芯片似乎是比電子芯片更優(yōu)的選擇。但事實上在這兄弟倆的成長過程中，看起來“天資平平”的電子芯片卻發(fā)展得更為順利，在眾多因素的加持下甚至比“天賦樹”點滿的光子芯片更為亮眼。這一切都要從芯片的基本組成部分──晶體管（MOSFET或者FinFET）說起。晶體管是一種電控開關，它能很方便的用一個或者多個電壓信號產(chǎn)生另一個信號，這樣就組成了千變?nèi)f化的模擬、數(shù)字電路。電晶體管的技術已趨于成熟，但光子芯片就像是武俠小說的主角還沒找到世外高人的階段，“光子開關”總是遇到各種各樣的問題，要么輸出信號的波長總是比輸入波長長，難以控制線路中的下一個開關；要么是光開關設計尺寸只能維持在微米級，實現(xiàn)高速傳輸?shù)那疤嶂荒苁且泽w積為代價。科學家們也有一直嘗試幫助光子芯片，希望做出能夠?qū)崿F(xiàn)電晶體管功能的可替代的光晶體管，但仍一籌莫展。光子芯片此刻已經(jīng)在掐人中：果然天才都是孤獨的嗎？給了我這么好的天賦，卻沒有用武之地，請問可以和我兄弟電子芯片互換人生嗎？之后，隨著芯片設計理論的發(fā)展，以及以EDA為基礎，基于IP的芯片設計方法的興起，電子芯片可以說是“只要錢到位，沒有做不到，只有想不到”（光子芯片持續(xù)無語中……）即使是現(xiàn)在，我們看到的依然是互聯(lián)網(wǎng)信息先以光為媒沿著光纖網(wǎng)絡傳播到每家每戶，再轉(zhuǎn)換為電信號進入路由器或計算機。不是不用光子芯片，而是使用電子芯片的效益更高。電晶體管憑借能夠隨著制程的推進不斷微縮的能力，走出了一條極具經(jīng)濟效益的“摩爾定律”道路來，而光晶體管卻礙于波長限制，寸步難行。不過，近些年隨著芯片工藝制程已經(jīng)接近物理極限，部分芯片廠商為了增加自家賣點重新為工藝制程下定義，業(yè)內(nèi)關于“摩爾定律是否就快走到盡頭”的爭論就未停止過，似乎，電子芯片的潛能已經(jīng)快被榨干了。現(xiàn)在好運來到光子芯片這邊，潛伏已久的光子芯片內(nèi)心開始狂喜。 2016年，麻省理工學院的研究團隊打造出首個光學系統(tǒng)，硬件上用光干涉儀作為基本的矩陣運算單元有效取代電晶體管，算法上開發(fā)了一系列不犧牲性能條件下有效降低深度學習計算量并適應于光子芯片的算法。這一成果在2017年發(fā)表與頂級期刊Nature Photonics雜志封面上，也正是從這時候開始，光子芯片再次進入大家的視野，被視為延續(xù)摩爾定律的一種可能。新思科技也從未擱置過推動光子芯片的發(fā)展。OptoCompiler將成熟的專用光子技術與業(yè)界領先的仿真和物理驗證工具相結(jié)合，可為光子芯片提供完整的端到端設計、驗證和簽核解決方案。（只要我的廣告打的夠快，你們就一定發(fā)現(xiàn)不了）目前，光子芯片主要用于光纖通信、化學，生物或光譜傳感器、計量、經(jīng)典和量子信息處理等特定應用，能夠適用于各種各樣應用場景的可編程光子芯片，盡管發(fā)展稍許緩慢，但未來在自動駕駛、安防監(jiān)控、語音識別等人工智能領域大展身手也是指日可待的。盡管光子芯片的“天賦異稟”，但造化弄人，該配合它表演的“光晶體管”反而限制了光子芯片的發(fā)揮。反倒是電子芯片，憑借著“天時地利”后來者居上。所幸的是，它們都找到了自己適合的定位，沒有上演兄弟相愛相殺的虐心戲碼。比如光子芯片更適合承載線性計算和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡，而電子芯片與現(xiàn)有的市場環(huán)境和軟件環(huán)節(jié)兼容性更好，未來，它們會繼續(xù)以光電混合芯片的形式在市場上和諧共存。兄弟情yyds！