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  其實(shí)，光子芯片并不是一件新鮮事物。早在1969年，集成光學(xué)，也稱積體光學(xué)的概念就已被提出。到了上世紀(jì)80年代，光子芯片也開(kāi)始了相應(yīng)的研究，并且由于物理特性，光子芯片比電子芯片有更大的發(fā)展?jié)摿Α?/span>

  光子芯片

  光芯片一般指光子芯片。用于完成光電信號(hào)的轉(zhuǎn)換，是核心器件，分為有源光芯片和無(wú)源光芯片。光芯片包括了激光器、調(diào)制器、耦合器、波分復(fù)用器、探測(cè)器等。在運(yùn)營(yíng)商的核心交換網(wǎng)設(shè)備、波分復(fù)用設(shè)備、以及即將普及的5G設(shè)備中有大量的光芯片。

  光子芯片原理

  原理：光子芯片研究人員將磷化銦的發(fā)光屬性和硅的光路由能力整合到單一混合芯片中。當(dāng)給磷化銦施加電壓的時(shí)候，光進(jìn)入硅片的波導(dǎo)，產(chǎn)生持續(xù)的激光束，這種激光束可驅(qū)動(dòng)其他的硅光子器件。這種基于硅片的激光技術(shù)可使光子學(xué)更廣泛地應(yīng)用于計(jì)算機(jī)中，因?yàn)椴捎么笠?guī)模硅基制造技術(shù)能夠大幅度降低成本。

  光子芯片的優(yōu)勢(shì)

  光子芯片簡(jiǎn)單說(shuō)就是利用光信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)獲取、傳輸、計(jì)算、存儲(chǔ)和顯示的芯片。”相對(duì)于電子驅(qū)動(dòng)的集成電路，光子芯片的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)十分明顯。未來(lái)，無(wú)論是互聯(lián)網(wǎng)、5G還是物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，在基礎(chǔ)設(shè)施方面都離不開(kāi)光纖和光學(xué)器件。

  相比傳統(tǒng)的電子芯片，光子芯片有很多優(yōu)勢(shì)，主要表現(xiàn)為高速率和低功耗。光信號(hào)以光速傳輸，速度得到巨大提升;理想狀態(tài)下，光子芯片的計(jì)算速度比電子芯片快約1000倍。光子計(jì)算消耗能量少，光計(jì)算功耗有望低至每比特10—18焦耳(10—18J/bit)，相同功耗下，光子器件比電子器件快數(shù)百倍。

  相比電子芯片，光子芯片的性能幾乎在每個(gè)方面都有明顯的優(yōu)勢(shì)。在傳輸速度上，光子脈沖的信息速率可以達(dá)到幾十TB/s，從而使“存儲(chǔ)墻”的問(wèn)題不復(fù)存在。

  而在能耗方面，根據(jù)推算，光子元器件的能耗僅有電子元器件的千分之一。有數(shù)據(jù)指出，根據(jù)目前的發(fā)展趨勢(shì)，在未來(lái)五年以集成電路為基礎(chǔ)的數(shù)字產(chǎn)業(yè)可能會(huì)消耗全球每年電力供應(yīng)的20%，而光子元器件的發(fā)展，就可以大幅緩解能源壓力。

  除此之外，目前讓相關(guān)廠商和消費(fèi)者都十分頭痛的芯片發(fā)熱等問(wèn)題，在光子芯片上同樣不會(huì)出現(xiàn)。

  可以說(shuō)，從理論上來(lái)看，光子芯片確實(shí)是數(shù)字產(chǎn)業(yè)的未來(lái)。

  那么問(wèn)題就來(lái)了，光子芯片開(kāi)始研究的時(shí)間與電子芯片相差無(wú)幾，為何電子芯片如今一騎絕塵，成為芯片領(lǐng)域的絕對(duì)主流呢?

  答案其實(shí)很簡(jiǎn)單：相比相對(duì)“乖巧”的電子，光子的“性格”更難以把控。為了讓光子芯片早日成為現(xiàn)實(shí)，科學(xué)家們一直在研發(fā)可以替代電晶體管功能元器件，但始終無(wú)法在準(zhǔn)確控制光信號(hào)的同時(shí)縮小元器件的體積。這樣一來(lái)，電子芯片自然就成為市場(chǎng)的主流了。