我们知道，芯片是电子产品的核心，是大脑。在近几十年的半导体发展中，硅基半导体，成为工业批量化生产的耀眼明星。成功生产半导体芯片，需要经过湿洗、光刻、离子注入、干刻蚀、湿刻蚀、等离子冲洗、热处理、快速热退火、退火、热氧化、化学气相沉积、物理气相沉积、分子束外延、电镀处理、化学机械处理、晶圆测试和晶圆打磨等过程，这些步骤完成后，才能出厂封装。

可以看到，生产过程中的第二步操作，就是光刻。光刻机的资源，特别是EUV极紫外线光刻机，都掌握在荷兰ASML手中，而且所用到的技术专利基本都在西方国家手中。不仅如此，ASML光刻机的设备出口审查权还在美国手里，因为美国对全球半导体行业的把控和限制，这种光刻机一直无法实现国产化。我们的芯片制造只能受制于人，依赖别人代工。在贸易争端频发的时代，没有掌握核心科技，处处会被别人卡脖。

国内华为、中兴等芯片公司，在芯片设计领域，已经走在世界前列，可唯独就缺少加工技术。

从五月份美国对华为下达了全新的芯片禁令，直指华为的芯片供应链，旨在彻底破灭华为自研芯片技术的梦想。就目前的情况来看，华为的自研芯片供应，正面临着前所未有的危机和挑战。芯片生产是华为的短板，同样也是我们国内芯片生产技术的薄弱环节。

为此，各个方面传来芯片的利好消息。面对当今芯片加工受限的局面，国际知名企业松下抛来橄榄枝，愿与华为合作，生产芯片。也有我国中科院苏州纳米技术与纳米仿生研究所，张子旸团队突破了5nm制程芯片的加工技术，虽然还未量产，但仍然有很大希望突破封锁，打破美国芯片加工的垄断。

而我国芯片研究企业和单位，正在全面加快芯片研发的进展。近日，国产芯片迎来两大利好消息：芯片技术打破传统芯片限制，不再受制于人。如果成功实现量产，我们将彻底摆脱光刻机的束缚和限制，实现变道超车，美国芯片垄断将不复存在。

近日，中科院宣布，国产石墨烯芯片研制成功。石墨烯芯片，与现在我们使用的芯片（硅基半导体）不同，它采用的是碳基半导体材料，相比之下，石墨烯芯片性能更高，且功耗更低。按照公布的实验数据，石墨烯芯片的运转效率是原来硅基芯片的1000倍。

目前国内对石墨烯芯片的研究，还处于刚起步的阶段，虽有所突破，但距离量产，还有段距离。石墨烯芯片的研发和提出，也给国内科研人士提供了一个重要突破口。

另一方面，光刻机的限制，导致华为自研芯片生产受阻。国内各个芯片兄弟企业和单位纷纷加入技术攻关的行列，华为也没有坐以待毙，而是另辟蹊径，创新技术，奋起直追。并打破传统电子芯片的限制，从更高维度和视角提升芯片的算力和效率。

我们知道，传统的电子芯片，目前最先进的制程是5nm，部分企业已经开始研究3nm，未来很有可能会进入1nm。但是根据硅基芯片的结构，进入1nm的制程工艺之后，还要在进一步探索发展，就会很难，需要另寻出路。现如今，包括华为在内技术专家们，正在研究和实验一种新的芯片---电子芯片的替代品---光子芯片。

何为光子芯片呢？我们将磷化铟和硅整合到一起，利用磷化铟的发光属性和硅的光路由能力，生成新的半导体芯片。当给磷化铟施加电压的时，发出的光进入硅片的波导，并产生持续激光束，来驱动其他的硅光子器件。如今，光子芯片已经成为全球重点关注的研究课题。

和电子芯片相比，光子芯片有哪些性能上的差异呢？

电子芯片依靠电子传播，电子传播，会产生微电流，器件在工作过程中会发热，并造成能量消耗。光子芯片，依靠光子传播，光子是电磁波的量子化，不产生电流回路，因而基本不产生热量，能量损耗极低，是电子芯片的1/100。

电子芯片的数据信号传输以大量的0和1为基本数据，信息量与处理速度受到晶体管数量的限制，增加晶体管数量的同时，也会带来热量增加。光子芯利用光波具有不同的波长、频率、偏振态和相位等特性，可以用来代表不同种类的数据，信息量更大，而且信息处理速度（计算能力）是电子芯片的1000倍。

电子芯片的信号传输不稳定，因为电路之间相距较近，形成干扰。光子芯片在信号传输过程中相互干扰小，信息失真少。

因而，我们利用光子芯片的处理速度快、能耗低、信号稳定等优势，制成光学数字信息处理器，运算频率可达太赫兹的量级，理论的运算速度可达每秒1000亿次以上，信息处理比传统电子计算机快数百万倍以上。

光子芯片的超低延迟、抗电磁干扰等优势，除了可以在信息通讯、云计算等得以施展，更可被广泛应用于移动终端（如手机、平板、智能穿戴设备等）、智能汽车、机器人等各大高科技平台，共同铸就光子AI技术。

纯光子芯片的智能设备，性能将会完爆电子芯片设备，无论是在运算速度还是能量功耗。国产芯片领域，将实现换道超车：效率提升1000倍，运算速度实现每秒1000亿次以上。而且芯片的设计、加工、封装和测试，也将全部在国内完成，摆脱了对国外光刻机的依赖，芯片垄断将土崩瓦解。

                                                                                        ------转自科学怪咖