【導讀】華為研發芯片新技術，在芯片堆疊以及光量子等新型芯片領域進行探索。業內對這些芯片有哪些成果呢？新型芯片能打破摩爾定律嗎？

【一】光量子，光電芯片的探索

半導體發展了半個世紀，從人類發現晶體管，集成電路，并打造出微電子芯片以來，芯片制造已經從微米發展到納米水準。并且實現7nm，5nm和4nm等水準。 三星更是實現了3nm的量產，臺積電也會在今年下半年突破3nm量產工藝。然而芯片制程的路還在繼續，臺積電已經確定會在2025年量產2nm芯片，并且采用更先進的ASML高數值孔徑系統EUV光刻機，實現2nm的芯片生產。

可是再先進的芯片，在硅材料物理規則的限制下，也終有到達性能頂點的一天。五年，十年以后，如果芯片制程不能繼續突破，芯片還有探索空間嗎？其實是有的。可以在硅材料之外發展新的制造技術，挖掘新的材料。 而華為就展開了布局，比如研發出了芯片堆疊技術，用先進封裝工藝將兩顆芯片堆疊在一起使用，雖然會犧牲芯片面積，但是能換取不錯的性能提升。另外華為也在光量子芯片進行布局，使用光量子芯片或不用光刻機也能量產。

因為光量子芯片采用的材料與傳統的硅基芯片不同，而且光量子芯片的傳輸速度比硅基芯片更快，在實現相同性能的情況下，不需要頂級半導體設備也能達到媲美硅基芯片的效果。 業內對這類光量子芯片，光電芯片的探索越來越多。德國企業曾組建光量子芯片的技術聯盟，打造光子集成電路。

在國內，中科大郭光燦研究團隊基于光子能谷霍爾效應，實現量子干涉，為中國發展光量子芯片積累更多的經驗。 值得一提的是，美國對光量子芯片也十分感興趣，一度提出技術共享的要求。說好聽點是技術共享，實則就是想要不勞而獲的索要技術。但國內辛辛苦苦研發的技術自然不會輕易共享，更何況美國對中國半導體頻頻采取措施，也不見得有共享的想法。 在光電芯片方面，中國研發團隊也傳來好消息。由南京大學張勇，肖敏等組成的研發團隊在光電芯片領域取得重大突破，發明全新的" 非互易飛秒激光極化鐵電疇 " 技術。

這項技術可以將飛秒激光的光衍射極限壓縮到30nm的水準。這是業內首個從微米到納米級水準的突破，為光電芯片的發展奠定一定的基礎。 光電芯片是業內正在積極探索的方向之一，但是過往的一些探索研究只停留在理論階段，真正從實驗室走向實踐的成果并不多。希望能有更多的研究成果落地，讓光量子，光電芯片能實現產業化發展。

【二】新型芯片能打破摩爾定律極限嗎？

市面上的芯片種類多達上萬種，根據需求和應用領域不同，各式各樣的芯片被生產出來，發揮價值。尤其是在智能手機，電腦等消費電子產品，往往需要用上7nm，5nm的高端芯片才能滿足需求，但是相關的弊端也顯現出來。一方面高端芯片制造成本大，單單是采購一臺EUV光刻機設備就得花費1.2億美元。 ? 另一方面高端芯片越往下越難，持續下探會面臨功耗壓不住的情況，成本與使用效益未必能成正比。 另外高端芯片會遇上摩爾定律的極限，到2nm，1nm的水準，基本上就觸及硅基芯片的物理規則頂點了。按照摩爾定律的理念來看，集成電路的晶體管每隔兩年就會翻倍。但是到了極限以后，晶體管數量無法繼續提升，也就難以發揮出更高的性能了。

那么新型芯片能打破摩爾定律極限嗎？理論來看的話，或許有這個可能。以光電芯片為例，這種芯片以光子作為傳輸的媒介，光子的傳輸速度大于電子，因此更容易提升性能。 當然，要想形成全新的光量子，光電芯片產業鏈還需要時間沉淀，畢竟硅基芯片產業鏈發展了幾十年，各種創造出來的半導體設備，材料都是基于硅基芯片發展的。所以要想將新型芯片推動成龐大的產業鏈市場，還得厚積薄發。

但前期的積累同樣很重要，也許別人剛起步的時候，我們已經做好必要的準備了。華為與中國科研團隊都在研發光量子，光電等新型芯片，不用光刻機也能實現量產。美國不斷在芯片領域采取措施，只因為在傳統的硅基芯片有深厚的專利積累。但是在新型芯片，美國也在起步階段。若國內把握新型芯片核心技術，相信會帶來不一樣的產業效果。

編輯：黃飛