近日，中國科學院上海微系統與信息技術研究所和中國電子科技集團公司等單位聯合研發的光子芯片生產線開始量產，這標志著中國在光子芯片領域的研究和發展取得了重大進展。光子芯片是一種基于光子學原理的新型芯片，具有傳輸速度快、功耗低等優勢，被認為是未來芯片技術的重要方向之一。

光子芯片的應用領域非常廣泛，包括通信、計算、傳感等多個領域。在通信領域，光子芯片可以實現高速、高帶寬的數據傳輸，可以大大提高通信網絡的傳輸速度和穩定性。在計算領域，光子芯片可以實現高速、低功耗的計算，可以大大提高計算機的運算速度和效率。在傳感領域，光子芯片可以實現高靈敏度、高分辨率的傳感，可以應用于醫療、環保、安防等多個領域。

中國首條光子芯片生產線采用了自主研發的光子芯片制造技術，可以生產出高質量、高性能的光子芯片。這將有助于推動我國在通信、計算、傳感等領域的科技創新和產業發展，提高我國在全球芯片市場的競爭力。同時，這也為我國在未來數字化發展中提供了更加廣闊的發展空間和機遇。

光子芯片的研究和發展一直是全球科技領域的熱點之一。在過去幾年中，歐美等發達國家一直在光子芯片領域進行大量的研究和投資，取得了一些重要的進展。而中國在光子芯片領域的研究和發展也一直備受關注。此次中國首條光子芯片開始量產，標志著中國在光子芯片領域的研究和發展取得了重大進展，將有助于推動我國在光子芯片領域的技術創新和產業發展，提高我國在全球芯片市場的競爭力。


算力革命：把電換成光

隨著數字經濟深入各行各業，對算力的需求也在同步暴增。特別是新一代AI浪潮正在席卷全球，ChatGPT的出現推動科技巨頭們，爭相推出生成式人工智能產品，隨著模型規模越來越大，訓練和推理成本也水漲船高。

在AI革命背后，一場芯片行業的潛在算力革命也正在醞釀——把電換成光。

隨著摩爾定律接近極限，未來算力提升的空間很有可能在光子計算芯片技術上。數字芯片受限于底層元器件：CMOS晶體管，而光學信號和光學器件遵循不同的物理原理。

光學信號與散射介質的互動在大多數情況下是線性的，因此可以被映射為一種線性計算。生活中有諸多光學線性計算的現象，一個典型的例子是光學照相機的鏡頭，鏡頭前的光學信號在穿過鏡頭時，完成了兩次二維空間光學傅立葉變換，然后在感光元件上成像，因此，照相機鏡頭可以被看作一種不可編程的光學線性計算單元，但擁有實用價值的計算單元必須具備可編程性。

矩陣運算正是當今AI大模型訓練與推理所需要的，可編程的光子矩陣計算有望在摩爾定律失效后，繼續支持算力的不斷提升，為數字經濟時代提供強勁的硬件基礎設施。

相比傳統電子芯片，光子芯片具有大帶寬、高并行、低功耗的天然優勢，結合光子矩陣計算（oMAC）、片上光網絡（oNOC）和片間光網絡（oNET）等技術，因此光電集成技術也是未來大容量數據傳輸、人工智能加速計算等領域最具前景的解決方案之一。


國產光芯片市場現狀

得益于光芯片國產化進度的持續推進，大量數據中心設備更新和新數據中心也會持續助力光芯片市場規模的增長，中國將成為全球增速最快的地區之一。隨著光通信需求的增長，光芯片需求正在快速增長，2021年市場規模約為107.5億元，同比增長16.3%，2022年市場規模約為123.4億元，預計2023年市場規模將達141.7億元。

隨著移動互聯網和云計算的發展，光芯片作為實現數據中心內部互聯及連接的核心器件，需求不斷攀升。隨著網絡架構的發展所需光芯片數量成倍增加，且向高速率芯片轉移。2021年全球市場規模達19.13億美元，同比增長15.87%。2022年市場規模約為23.06億美元，預計2023年中國高速率光芯片市場空間有望達到30.22億美元。

各類光芯片國產替代率分化明顯，高端光芯片國產替代率仍較低，國內相關企業僅在2.5G和10G光芯片領域實現核心技術的掌握。2021年2.5G及以下速率光芯片國產化率超過90%；10G光芯片國產化率約60%，部分性能要求較高、難度較大10G光芯片仍需進口；2021年25G光芯片國產化率約20%，但25G以上光芯片的國產化率僅5%，目前仍以海外光芯片廠商為主。

目前，中國光芯片市場仍以國際企業為主。2021年中國光芯片市場份額排名前三的企業分別為IIV-VI Incorporated、Lumentum和Broadcom，市場占比分別為22.5%、12.6%和6.2%。

國內專業光芯片廠商包括源杰科技、武漢敏芯、中科光芯、雷光科技、光安倫、云嶺光電等。國內綜合光芯片模塊廠商或擁有獨立光芯片業務板塊廠商包括光迅科技、海信寬帶、索爾思、三安光電、仕佳光子等。目前國內光芯片企業正在積極開發25G光芯片產品，源杰科技、光迅科技、仕佳光子、海信寬帶等企業都有相關業務布局。


換道超車，避免「卡脖子」

對于我國來說，發展光子芯片的意義更重。

自從美國大規模的芯片、技術封鎖以來，中國的科技企業就在大力發展自研芯片，爭取早日掙脫桎梏，但問題在于，傳統電子芯片的大量關鍵技術專利、制造工藝、原料均被西方所把控，夾縫中求生存難上加難。

而光子芯片的另一大優勢則是制造工藝簡單，并不需要精密的EUV光刻機等尖端設備，處于發展早期也意味著此領域有更多的發展空間與機遇。并且從市場角度以及產業鏈方面，中國都擁有極大的優勢。

基于光子芯片強大的計算能力和傳輸信息能力，光子芯片有望應用于生物醫療檢測、自動駕駛、安防監控、語音/圖像識別、光通信、虛擬現實、工業物聯網、企業級服務器和數據中心等關鍵領域。

尤其在最近較為熱門的人工智能AI領域，光子芯片可以更好地模擬人腦神經網絡架構進行處理數據，真正實現“像人一樣思考”。

不過現階段的光子芯片還缺乏殺手級的應用場景和商用環境，即便量產之后也需要更多發展的時間。