中国在芯片领域可算是过河摸石,我们大家常常碰到“芯片”、“集成电路”、“半导体”这几个术语,这些词在我们日常的讨论中经常是混用的,硬要区分的话,可以说集成电路是更广泛的概念。但中国某些企业的发展,使美国和其他发达国家受到了威胁;虽然中国芯片市场已连续16年稳居世界第一,但是大陆公司的产值却仅占总量的5.9%。
因此,美国等发达国家就有了向发展中国家的芯片发展施加了压力的短板,动不动地对中国施加了政治压力;去年,由于对芯片供应和需求的需求,全球面临着一“芯”难求的困境,因此慢慢的变多的国家决心要在芯片方面摆脱对美国的依赖,欧盟首次宣布了与17个国家合作开发半导体的计划;同时,中国的一些企业也在全力发展,如紫光集团、华为麒麟、联发科等,它们都在芯片方面略有建树。
因此,我们想以光刻机的制造为突破口,从进口光刻机入手,但美国等西方国家立刻限制 ASML光刻机的出口,但这并不能阻止中国发展芯片的决心,在我国科学家的不懈努力下,终于研制出了一种新型的可编程光量子芯片,它的问世,是否能帮助中国打破西方对我国芯片技术的封锁?
这是一款由英国科学家于2008年首次提出的光量子芯片,也是一款将光量子芯片推向风口浪尖、被称为“量子时代的敲门砖”的新产品,也是一次又一次被众多科研机构所关注和研究。许多高新技术企业看到了这一潜在的商机,并投入巨资攻克了这一技术难题,包括谷歌、微软、英特尔等芯片巨头。事实上,所谓的光量子芯片,就是以光子取代电子在传统芯片上,完成光电信号的转换,是最核心的移动设备。
2018年,上海交通大学物理与天文学院金贤敏团队,成功制备国内首个光量子芯片,使得我国在国际光量子芯片研究领域处于一个领先状态。金贤敏团队通过飞秒激光直写技术制备了节点数多达49×49的三维光量子计算芯片,正是这种目前世界规模最大的光量子计算芯片使得真正空间二维自由演化的量子行走得以在实验中首次实现,并将促进未来更多以量子行走为内核的量子算法的实现。必须指出的是,光量子芯片的研发仍然处于早期阶段,仍然需要在损耗、精度和可调控能力等各项指标上,在材料、工艺和混合芯片构架上,以及在与量子计算、量子通信和量子精密测量系统融合上开展大量研究,扎实推进。
随后在2021年2月26日,清华大学团队又发现了一种新光源,提到了一种新型粒子加速器光源—“稳态微聚束”。这种光源基于SSMB原理,波长可覆盖从太赫兹到极紫外(EUV)波段,最终有望应用于光刻。许多人对光刻机有一种误解,以为按纳米划分光刻机的等级,比如28 nm光刻机,14 nm光刻机,7 nm光刻机。但事实上,光刻机的等级是根据波长来划分的,例如荷兰 ASML公司的 EUV光刻机,目前最高的波长是13.5 nm,能够最终靠 finfet工艺制造5 nm芯片。
光量子芯片是一个全新的芯片领域,但是光量子芯片还是属于芯片,基本的制作的完整过程还要光刻机的参与的;但是对光刻机的要求并没有像传统芯片那样高的要求,因为光量子芯片主要是由光量子器件构成,有别于传统芯片的制造,但光量子器件的制造对光刻机的要求并高;也就是说在现有的光刻机领域,不需要在需要像欧美那样各个国家联合提供部件,去组装一台光刻机,这很大程度上减少了对其他几个国家的依赖;一般低端的光刻机都能够完全满足光量子器件的制造,虽说低端领域的光刻机不能用泛滥形容,但是国家对低端光刻机的出口并没有严格的限制,允许低端光刻机的出口;并能满足我国在芯片领域的要求,也正是这个原因我们的祖国才对光量子芯片大力支持;
能不能采用量子芯片来缓解现状,破解没有光刻机的困境?之所以要提出这个建议,是因为我们现在在量子芯片的研究中确实处于领头羊,把机遇放在第一位是很正常的想法。但是,量子芯片的成败并不重要,量子芯片和半导体芯片完全是两个概念,量子芯片是将量子线路集成到基板上,进而承担量子信息处理的功能。一个半导体芯片就是一个集成了许多晶管体和其它电子器件的电路,它们被集成在一个硅片上。两者的复杂程度各不相同,而且就研究与开发方向而言也略有不同,所以我觉得至少也要数十年;
但是时代总在进步,进步就有淘汰;如果我们研发成功,这个时代早就不需要现在的7nm了,被时代所淘汰的东西真的有存在的必要吗?事实上,没有光刻机,也不代表我们将永远落后。现在中芯国际已经研发了 N+1芯片,同时还在探索 N+2芯片,短期内我们在芯片方面不会有太大的冲击。