未来产业 | 芯片也相信“光”？专家热议AI驱动下的半导体产业走向

21世纪经济报道见习记者 顾婷婷 杭州报道

在人工智能技术迅猛发展的今天，算力的需求呈现出爆炸性增长。

但另一面的现实是：电子芯片摩尔定律接近失效、高耗能、低性能情况越发突出的力不从心。

在这样的局面下，我国的半导体产业该往哪里走？

近日，首份光子产业白皮书《光子时代：光子产业发展白皮书》在2023全球硬科技创新大会上发布。前言的最后一段，写下了这样一句话：

“集成光路将是半导体领域60年一遇的‘换道超车’。”

就在上周，浙江杭州举行的“西湖之光，照见AI ”光通讯研讨会上，来自投资界和半导体产业的相关企业、专家也深入探讨了在AI驱动下光通讯技术和产业的发展趋势。

摩尔定律，由英特尔的创始人之一戈登·摩尔提出，描述了集成电路上可容纳的晶体管数量大约每经过18个月到24个月便会增加一倍，同时性能提升一倍，成本则相应降低。这一观察曾是半导体产业发展的黄金法则，推动了数十年的技术进步和经济增长。

但人工智能产业的爆发，使其对存储和传输的需求呈现爆发式的增长，当前晶体管尺寸已接近物理极限，摩尔定律的失效成为业界共识，加之芯片的高耗能和低性能问题日益凸显，这些问题共同指向了一个迫切的需求——寻找新的技术突破。

这样的背景之下，光通信技术遭寄予厚望。

“技术创新，尤其是在硅光技术和光电一体化领域的突破，遭认为是满足未来算力需求的关键。”西湖大学光电研究院副院长李西军在研讨会上指出。

光信号在光纤中的传输速度快、能耗低。相关数据显示，光纤相比铜缆，每个端口可减少大约80%的电力消耗，数据中心内部的光连接比例将超过70%甚至100%。

21世纪以来，光子芯片经历了从单元器件到规模化集成的飞速发展，在超高速通信、高性能计算、大容量光互连和高精度光学传感等领域展现出极大的优势。

“用光纤取代铜线，把光纤通讯的方法用到了计算机之间的通讯上，能解决数据之间的传输的速度，同时能效也提高、能耗降低。” 李西军解释道。

在AI时代，这种技术的重要性更是凸显，因为只有高效的光通信能力，才能支撑起AI技术“力大砖飞”的效果。

这样的趋势之下，光互连模组和光电芯片得到投资界的关注。

在光通信领域，光电芯片主要包括激光器芯片、光信号调制器芯片、光传输芯片、光信号解调制器芯片和光探测芯片。其中激光器芯片主要用化合物半导体材料制作，其他芯片可以使用硅材料制作。不过李西军表示，目前在光通信领域，光电芯片只是提升数据传输效率，数据的计算依然靠集成电路来完成。

光模块则扮演着光、电信号相互转化的关键角色。随着高性能计算需求带来算力缺口，当前800G光模块作为高性能计算的核心网络部件，率先引领算力基础设施爆发。

据LightCounting数据，2022年全球光模块企业TOP10中，中国企业已占据7席，其中中际旭创等企业已实现800G高速光模块批量出货。

来自浙江的光电集成服务供应商光彩芯辰通过收购以色列公司Colorchip，掌握了玻璃基SystemOnGlassTM（SOG）等技术工艺。光彩芯辰首席财务官徐磊介绍：“在200G、400G、800G的光模块产品迭代和集成化技术的追求上，我们具备玻璃基集成化、小型化的优势。”

“光纤上车”、“光进铜退”等概念也成为业界讨论的焦点。研讨会上，一家由Marvell、Realtek等半导体公司的前核心高管和技术专家创立的鹏瞰半导体也进行了项目路演。

鹏瞰半导体联合创始人兼COO张路介绍，融易新媒体消息，该公司推出的TS-PON（时间敏感无源光网络）专利通感控一体化光总线技术及基于TS-PON技术开发的SoC芯片与对应的系统和产品，可实现车载网络、工业控制和智能机器人等领域的全光互联。

“以太网等铜缆通信技术会遇到瓶颈，参照国内宽带网络的发展脉络，基于PON技术的光纤通信取代铜缆通信已成为现实。”张路表示。

临芯资本合伙人刘光军认为当前新兴技术正处于加速创新阶段。“几年前我们开始关注硅光项目的时候，800G光模块还很遥远，但今年已成为算力中心的标配，目前都在积极部署1.6T，所以这个速度远远超出国内产业链自身的能力，这就对做芯片等硬件的公司提出了很多挑战。”

中国半导体产业正处于一个新的发展拐点。

长期围绕半导体集成电路领域投资的临芯投资董事长李亚军指出，尽管我国半导体行业在过去十年取得了显著的发展，但从“0～1”到“1～10”、“10～n”的转变仍面临诸多挑战，行业呈现出“低端过剩，高端稀缺”的特点。

“半导体发展已经步入深水区，需要通过并购等方式解决小企业多，高端企业稀缺的问题。”李亚军告诉21世纪经济报道记者。

何时能够出现中国的“英伟达”？这是企业和投资人都在思考的问题。

李西军认为，我国的半导体产业要打破技术壁垒、解决“卡脖子”问题就需要企业进一步提高研发能力和人才投入。