摩尔的尽头有光：硅光芯片将成为数据中心内超高带宽数据互联标配

随着集成电路微电子器件的进一步微缩化，电子芯片在提高算力的同时所面临的能耗和数据传输带宽等问题成为了难以逾越的障碍。

光子芯片作为一种在数据运算与传输方面更具优势的集成技术，在后摩尔时代发出闪耀“光”芒。

与电子芯片利用电子作为信息载体不同，光子芯片是利用光子来生成、处理并传输信息。光子是一种玻色子，其静止质量为零，所以在信号传输的过程中由质量的惯性所带来的能量损耗较小，光子器件传输 1 比特信息所需要的能量仅为电子器件的千分之一。

同时，光子的信息容量比电子高出 3~4 个数量级，极高的信息密度与抗干扰能力是光子作为信息载体的先天优势。

光子芯片能够在信息传输的同时完成计算，在与成熟的硅基半导体加工工艺有机融合后，能够释放光子计算的无限潜力。

▲图丨硅光芯片（来源：pioneeringminds.com）

半导体集成电路需要将大量微电子原件（如晶体管、电阻、电容等）放在一块基板上，硅光芯片则利用硅的强大光路由能力，通过施加电压产生持续的激光束驱动硅光子原件，来实现光信息的传输、计算等功能。

硅基光电子芯片在微电子技术和光电子技术之间取长补短，既具有微电子尺寸小、成本低、集成度高等特点，又将光电子高带宽、高速率、多通道的优点发挥地淋漓尽致，实现了两种物理体系的高效整合。

另一方面，硅光芯片对于工艺制程的要求较低，45nm 或 65nm 的 CMOS 工艺线即可满足现阶段光计算的绝大部分要求，这使得硅光芯片在制备流程上具备极高的性价比。

数字化的时代背景下，5G、人工智能、物联网等领域下游应用的兴起导致了数据量的井喷。立足于光子的传输速率和计算密度等优势，硅光芯片在信息传输与信息处理方面的作用逐渐凸显。

根据 Yole 的预测数据，预计硅光子市场在芯片层面的价值将从 2021 年的 1.52 亿美元飙升至 2027 年 9.72 亿美元。这相当于 36% 的快速复合年增长率（CAGR）。

虽然数字听起来令人印象深刻，但市场增长预期实际上有所降低。Yole 去年的一份类似报告预测，到 2026 年芯片级硅光子市场将达到 11 亿美元。

▲图 | 2020-2027 年硅光芯片市场规模（来源：Yole）

立足于光子的传输速率和计算密度等优势，硅光芯片在信息传输与信息处理方面的作用逐渐凸显。

在信息传输方面，数据中心内大规模的分布式计算使得服务器之间需要进行频繁的大量数据交换，数据的访问与搬运性能成为与计算性能一样重要的指标。

传统的高速光模块在通信网络设备成本中占比高达 50%-60%，其高昂的成本阻碍了数据传输速率的发展。而硅光芯片能够在较低的成本下，提供数据中心集群设备间、服务器与服务器间、甚至是芯片内部的超高速光互连。未来，硅光芯片将成为数据中心内超高带宽数据互联的标配。

在信息处理方面，硅光芯片具备相比电子芯片更快的矩阵运算速率。人工智能正在从“Model Centric”向“Data Centric”转变，基于海量数据的大模型背后，将会是硅光芯片大放异彩的赛场。

当下，硅光芯片仍然面临着产业链与工艺水平的制约，还未形成系统化的设计方法与标准化的制造工艺，光学器件的密度有待进一步的提升。并且光计算的精度低于电子芯片，限制了硅光芯片的应用场景。只有打通了设计、工艺、封装、产品等完整的产业链条，硅光芯片才能真正释放性能与成本的巨大潜力。

硅光芯片的商业化是一个持续且漫长的过程。未来 3 年，硅光芯片的商业化产品将首先出现在对算力、延时和功耗有特定需求的应用场景，如量化交易、自动驾驶和大数据中心。

未来 10 年，随着技术的不断演进，光计算将会在硅光芯片和电子芯片长期互补共存的基础下走向大规模普及。

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专业：申请者应是从事智能计算行业的专业人士，科研院校/研究机构/企业的技术研究者，或企业管理者；相关学科背景包括但不限于与智能计算相关的人工智能、微电子、通信、软件、生物等。

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开启时间：2022 年 10 月 13 日

截止时间：2022 年 12 月 31 日 23:59（北京时间）

参选通道：请进入提报系统
https://iclist./ 进行线上申报（需在网页端进行填报）。

申请人务必通过官方渠道递交资料，我们将保证您提交资料的安全性。若您遇到任何与申请或评选的相关问题，请联系 [e-mail]，我们将在收到邮件后及时回复您。

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