我国在芯片行业如何实现“弯道超车”“换道超车”？一批科研职员正在用行动作答。他们经由持续不懈的努力，在电子根本上实现了在微波光子集成芯片领域质的打破。这些科研职员从科研院所走出来，成立了一家名为中科鑫通微电子的机构，致力于科技成果家当化。
“我国在电子领域被'卡脖子'，我们要在光子领域赶超，力争在量子领域做到天下领先。”中科鑫通创始人韩付海表示。
聚焦于微波光子创新性研究
2020年6月，以宣布科学天下中的重大创造、主冲要破为义务的《自然》杂志，揭橥了中科鑫通科研职员在芯片级集成光频率梳的打破性成果，显示了他们在微波光子这一科技前沿领域的研究实力。
近年来， 5G、物联网等新兴信息技能的涌现和发展，对通讯带宽的需求越来越高。而当前利用的低频的通讯频段已经十分拥挤。在这种背景下，一门新兴的交叉学科“微波光子学”孕育而生。它将光电子技能和微波技能结合起来，打破了当前旗子暗记处理的瓶颈限定，使得高频段旗子暗记的合成、分发和处理成为可能。
微波光子学中的一个核心模块便是光学频率梳。光学频率梳是一种分外的超短脉冲光源，具有稳定的重复频率，其在光谱上的对应表现为数百根间隔精确相等并且相关的激光芒梳齿，作为光波到微波的桥梁，在微波光子技能领域有着举足轻重的地位。
当下，传统的光学频率梳是由桌面级锁模激光器产生的，布局繁芜、体积弘大、价格极其昂贵（每台数十万美元），对利用环境的哀求非常高。因此，研究光频率梳的小型化和集成化已成为现在光学领域一个热点方向。
中科鑫通科研职员在《自然》杂志揭橥的芯片级光频率梳集成化的打破性成果，正是要办理这一困扰集成光学界多年的问题。
2021年3月，国际威信期刊《物理学评论-量子》杂志刊发了中科鑫通团队有关超高亮度纠缠态光子源的科研成果。以前的化合物半导体光子芯片平台在原生衬底上存在微弱的光学约束和显著的波导损耗，这限定了它们在量子领域的运用。这次揭橥的成果基于最新研发的铝镓砷（AlGaAs）绝缘体平台技能，通过异构集成将铝镓砷（AlGaAs）薄膜附着到氧化硅衬底上，利用最新打破的平台加工技能，在供应高折射率比拟度的波导同时极大减少波导的传播损耗。由此，通过以铝镓砷（AlGaAs）材料形成的谐振腔，将量子光源的速率提升了1000倍，其效率因此前任何技能的1000倍，可以从一束微瓦功率的激光束中每秒创建上亿个纠缠光子对，极大地提高了量子打算机的运算速率。
除了光子源速率得到极大提升以外，实现光子源所需功耗也从1.4W降落到了100uW，体积缩小到比头发丝还要小。同时，铝镓砷（AlGaAs）材料有易于集成激光器二极管和其它光学器件的上风，这使得超小尺寸的高度集成设计成为可能，可以有效减小部件尺寸和重量，知足实际运用。同时新开拓的平台加工技能充分利用了三五族化合物半导体成熟的材料成长和制造工艺，可以进行大规模低本钱的批量化生产，为量子打算机从实验室走向规模运用供应了可行的芯片方案。
如果把专业术语换成大口语，“体积更小”“速率更快”“功能更强”正是中科鑫通团队孜孜以求的目标。
以微波光子集成芯片为打破口，驱动万亿大市场
集成电路自上个世纪60年代发展至今一贯遵照“摩尔定律”，即每18个月芯片性能提升一倍而本钱降落一半。但随着最新工艺制程逐步靠近1 纳米，传统电子芯片已无法知足器件和系统对更快处理速率、更大数据存储容量、更高传输速率和更低功耗的发展哀求，因此人们把希望寄托于光子技能。
光子技能是新一代信息技能的主要根本，也是智能装备、人工智能、智能汽车、医疗康健、节能环保、科技做事业等领域关键核心技能之一，具有很强的“头雁”效应。
从国际上来看，美国2014年建立了“国家光子操持”家当同盟；日本2010年开始履行光子领悟系统根本技能开拓操持，目标是在2025年实现“片上做事器”和“片上数据中央”；欧盟地平线2020操持（光子集成技能项目）已经累计投入64.7亿欧元，发布光子发展路线图，提出了光子学的发展方向。
我国在“十三五”方案中也进行了干系布局：推动电子器件变革性升级换代。加强低功耗高性能新事理硅基器件、硅基光电子、稠浊光电子、微波光电子等领域前沿技能和器件研发。新出台的“十四五”方案再次强调以国家计策性需求为导向，聚焦量子信息、光子与微纳电子、网络通信、人工智能等重大创新领域。
“微波光子集成芯片”便是利用光子而不是电子作为数据载体，将微波和光两种技能相领悟的前沿技能，充分利用光子器件与系统所特有的极高带宽、超快传输速率、更低功耗、高抗滋扰性等上风，并已经成功用于电信、数据通信、多媒体、丈量传感、生物医疗以及军事国防等领域。华为计策研究院认为光子家当具有巨大的发展前景：光子核心组件空间不低于3200亿美元、驱动家当创造2.6万亿美元产值，消费和国防是最大的两个使能市场。
中科鑫通积极推动光子家当化，近年来在集成电路和微波光子家当的发展布局涉及多个领域，特殊是在“微波光子集成芯片”领域的研发、设计及家当化能力处于海内领先地位。
“未来的两三年，中科鑫通将充分利用已有科研成果实现光子集成芯片的大规模批量化生产，为量子打算机、量子通信、神经网络、深度学习、下一代6G、高精度原子钟、激光雷达等领域供应切实可靠的国产核心元器件支撑，加速我国量子信息、人工智能以及6G等前沿领域的实用化与规模化发展。”中科鑫通创始人韩付海表示。
