摩尔定律跟不上算力革命的脚步，光芯片接棒新征程|独家

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光子芯片的应用领域非常广泛，包括通信、计算、传感等多个领域。在通信领域，光子芯片可以实现高速、高带宽的数据传输，可以大大提高通信网络的传输速度和稳定性。在计算领域，光子芯片可以实现高速、低功耗的计算，可以大大提高计算机的运算速度和效率。在传感领域，光子芯片可以实现高灵敏度、高分辨率的传感，可以应用于医疗、环保、安防等多个领域。中国首条光子芯片生产线采用了自主研发的光子芯片制造技术，可以生产出高质量、高性能的光子芯片。这将有助于推动我国在通信、计算、传感等领域的科技创新和产业发展，提高我国在全球芯片市场的竞争力。同时，这也为我国在未来数字化发展中提供了更加广阔的发展空间和机遇。光子芯片的研究和发展一直是全球科技领域的热点之一。在过去几年中，欧美等发达国家一直在光子芯片领域进行大量的研究和投资，取得了一些重要的进展。而中国在光子芯片领域的研究和发展也一直备受关注。此次中国首条光子芯片开始量产，标志着中国在光子芯片领域的研究和发展取得了重大进展，将有助于推动我国在光子芯片领域的技术创新和产业发展，提高我国在全球芯片市场的竞争力。算力革命：把电换成光随着数字经济深入各行各业，对算力的需求也在同步暴增。特别是新一代AI浪潮正在席卷全球，ChatGPT的出现推动科技巨头们，争相推出生成式人工智能产品，随着模型规模越来越大，训练和推理成本也水涨船高。在AI革命背后，一场芯片行业的潜在算力革命也正在酝酿——把电换成光。随着摩尔定律接近极限，未来算力提升的空间很有可能在光子计算芯片技术上。数字芯片受限于底层元器件：CMOS晶体管，而光学信号和光学器件遵循不同的物理原理。光学信号与散射介质的互动在大多数情况下是线性的，因此可以被映射为一种线性计算。生活中有诸多光学线性计算的现象，一个典型的例子是光学照相机的镜头，镜头前的光学信号在穿过镜头时，完成了两次二维空间光学傅立叶变换，然后在感光元件上成像，因此，照相机镜头可以被看作一种不可编程的光学线性计算单元，但拥有实用价值的计算单元必须具备可编程性。矩阵运算正是当今AI大模型训练与推理所需要的，可编程的光子矩阵计算有望在摩尔定律失效后，继续支持算力的不断提升，为数字经济时代提供强劲的硬件基础设施。相比传统电子芯片，光子芯片具有大带宽、高并行、低功耗的天然优势，结合光子矩阵计算（oMAC）、片上光网络（oNOC）和片间光网络（oNET）等技术，因此光电集成技术也是未来大容量数据传输、人工智能加速计算等领域最具前景的解决方案之一。国产光芯片市场现状得益于光芯片国产化进度的持续推进，大量数据中心设备更新和新数据中心也会持续助力光芯片市场规模的增长，中国将成为全球增速最快的地区之一。随着光通信需求的增长，光芯片需求正在快速增长，2021年市场规模约为107.5亿元，同比增长16.3%，2022年市场规模约为123.4亿元，预计2023年市场规模将达141.7亿元。随着移动互联网和云计算的发展，光芯片作为实现数据中心内部互联及连接的核心器件，需求不断攀升。随着网络架构的发展所需光芯片数量成倍增加，且向高速率芯片转移。2021年全球市场规模达19.13亿美元，同比增长15.87%。2022年市场规模约为23.06亿美元，预计2023年中国高速率光芯片市场空间有望达到30.22亿美元。各类光芯片国产替代率分化明显，高端光芯片国产替代率仍较低，国内相关企业仅在2.5G和10G光芯片领域实现核心技术的掌握。2021年2.5G及以下速率光芯片国产化率超过90%；10G光芯片国产化率约60%，部分性能要求较高、难度较大10G光芯片仍需进口；2021年25G光芯片国产化率约20%，但25G以上光芯片的国产化率仅5%，目前仍以海外光芯片厂商为主。目前，中国光芯片市场仍以国际企业为主。2021年中国光芯片市场份额排名前三的企业分别为IIV-VI Incorporated、Lumentum和Broadcom，市场占比分别为22.5%、12.6%和6.2%。国内专业光芯片厂商包括源杰科技、武汉敏芯、中科光芯、雷光科技、光安伦、云岭光电等。国内综合光芯片模块厂商或拥有独立光芯片业务板块厂商包括光迅科技、海信宽带、索尔思、三安光电、仕佳光子等。目前国内光芯片企业正在积极开发25G光芯片产品，源杰科技、光迅科技、仕佳光子、海信宽带等企业都有相关业务布局。换道超车，避免「卡脖子」对于我国来说，发展光子芯片的意义更重。自从美国大规模的芯片、技术封锁以来，中国的科技企业就在大力发展自研芯片，争取早日挣脱桎梏，但问题在于，传统电子芯片的大量关键技术专利、制造工艺、原料均被西方所把控，夹缝中求生存难上加难。而光子芯片的另一大优势则是制造工艺简单，并不需要精密的EUV光刻机等尖端设备，处于发展早期也意味着此领域有更多的发展空间与机遇。并且从市场角度以及产业链方面，中国都拥有极大的优势。基于光子芯片强大的计算能力和传输信息能力，光子芯片有望应用于生物医疗检测、自动驾驶、安防监控、语音/图像识别、光通信、虚拟现实、工业物联网、企业级服务器和数据中心等关键领域。尤其在最近较为热门的人工智能AI领域，光子芯片可以更好地模拟人脑神经网络架构进行处理数据，真正实现“像人一样思考”。不过现阶段的光子芯片还缺乏杀手级的应用场景和商用环境，即便量产之后也需要更多发展的时间。