算力需求爆炸式增长，传统电子芯片逐渐逼近物理极限，光子技术正在成为半导体领域60年一遇的“换道超车”重要机遇。

在近期举办的WeStart创业投资大会上，中科创星创始合伙人米磊指出，随着AI算力需求呈现指数级增长，传统芯片架构面临难以逾越的物理瓶颈。

光子技术凭借其超高带宽和超低功耗的优势，有望成为解决这一问题的关键方案，并迎来发展的“黄金时代”。

01 光子技术：为何说是“换道超车”的机遇？

光子芯片利用光信号进行数据获取、传输、计算、存储和显示。与电子芯片相比，光子芯片具有高计算速度、低功耗、低时延等特点，且不易受到温度、电磁场和噪声变化的影响。

其最大优势在于不追求工艺尺寸的极限缩小，突破了电子芯片的工艺限制，有更多的性能提升空间。理想状态下，光子芯片的计算速度比电子芯片快约1000倍，功耗有望低至每比特10—18焦耳。

这对于逼近物理极限的传统半导体行业来说，无疑开辟了一条全新赛道。

02 AI算力需求爆发：光子技术的机遇与挑战

当前AI算力需求正呈现爆炸式增长。随着GPT-6等新一代大模型的推出，以及AI在各行各业的深入应用，对算力的需求达到了前所未有的高度。

传统冯诺依曼架构芯片在数据传输速度和能效比方面已经接近极限，摩尔定律逐渐失效。高算力需求也带来了巨大的功耗问题，数据中心能源消耗成为制约AI发展的瓶颈。

光子芯片擅长做并行运算，与多数计算过程花在“矩阵乘法”上的人工神经网络高度契合。这一特性使得光子技术成为AI算力瓶颈的最佳解决方案。

03 应用前景：从通信到计算的全面革新

光子芯片已经广泛应用于高速传输、远距离感知、人工智能计算处理领域。在5G通信领域，光通信已经得到了相当广泛的应用，现在的云计算和数据中心中，已经大量采用了基于光子芯片的光收发模块。

在人工智能领域，光子芯片是一种光计算架构与人工智能算法高度匹配的芯片设计，可应用于自动驾驶、安防监控、语音识别、图像识别等关键领域。

光子计算芯片通常由一个电子芯片部分和光子传输部分来组成，电子芯片负责逻辑运算，读取传输由光波导来实现。在未来的光计算系统中，光子芯片就像是电子芯片的“高速公路”，帮助电子芯片分担包括线性计算、数据传输、内存读取等相对耗时的操作。

04 发展现状：海外领先，国内正在加速追赶

目前在全球芯片领域，电子芯片仍占据主导地位。特别是在存储领域，仍是电存储芯片的天下，光存储还未实现量产突破。

很多实现量产的高端光子芯片来自海外，这一现状需要国内的光子芯片企业不断努力，提高产品性能，提高国产化率。

国内的华为、光迅、海信等公司都在光子芯片领域进行了布局。在光通讯中低端光子芯片领域，我们已经实现自主供货，高端光子芯片也逐步走向成熟。

近几年国内也出现了一些优秀的光子芯片初创公司，如陕西源杰半导体在国产激光芯片领域实现大规模量产，打破了国外垄断；曦智科技发布了全球首款光子芯片原型板卡。

05 未来展望：光子技术的黄金时代即将到来

光子计算仍处于早期阶段，最大的挑战来自于对于光计算芯片上光学器件密度的提升。在这一全新赛道上，我们虽然没有前路可以借鉴，但发展前景令人十分期待。

光学计算已经在商业化道路上迈出了重要的一步，相信在未来的两三年内，我们可以看到光子计算芯片的应用，开启计算革命。

到2028年，全球光子学市场预计将从7220亿美元增长到1.2万亿美元。这种快速发展背后，是由于人们越来越意识到，半导体和光电行业的传统发展方式不会长期有效。

市场需要一种将半导体和光子学集成的解决方案——“半导体化”的光子学，即完全使用晶圆级半导体工艺生产芯片级器件。

06光子技术的黄金时代并非遥远未来

海外领先的半导体企业早已在光子芯片领域重金投入，以求在未来的竞争中占据主动地位。

随着AI算力需求持续增长，光子技术有望在5-10年内迎来爆发式增长。从低功耗计算中心到高速自动驾驶系统，从微型生物传感器到太空激光通信，光子芯片正在多个领域并行突破。

这场技术革命不仅将改变计算方式，更可能重塑全球半导体产业格局。

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