因為各種報道的科普，大家對以往神秘的芯片已經有了很廣泛的認識。但有一點也許并不是每一個人都知道的——那就是我們平時所談的芯片大多數是所謂的基于硅材料制造的傳統CMOS（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor：互補式金屬氧化物半導體）芯片。

過去幾十年里，這種類型的芯片成為了包括靜態隨機存取內存、微控制器、微處理器、圖像傳感器與其他數字邏輯電路系統的制造選擇。而為了讓其性能滿足終端的需求，工程師也在持續推動這類芯片工藝從早期的微米微縮到7nm、5nm甚至3nm。

但因為各種各樣的原因，這種傳統觀念芯片的制造工藝進入了瓶頸期。然而，正如大家所看到的一樣，在進入AI時代之后，行業對性能的提升需求不減反增。在當前環境下，這就意味著行業需要新鮮血液，曦智科技所推動的“光子芯片”就成為了其中的一個候選。

傳統芯片遇挑戰，“光”成為新選擇

如上文所說，傳統芯片陷入了困境。按照曦智科技創始人兼CEO沈亦晨博士所說，這主要體現在算力遇到了瓶頸。具體而言，則由以下幾個方面造成的：

首先，在過去近50年里，晶體管的密度可以每18到20個月翻一倍。這是大家所謂的28納米、12納米、7納米、5納米和未來3納米制程的目的。但從物理角度來講，因為一個原子大小就接近0.3納米，那就意味著3納米的制程已經非常接近物理極限。

“所以我們認為納米制程的后續演進，不可能像過去50年那樣可以不斷地將晶體管數量集成度翻倍?！鄙蛞喑坎┦垦a充說。

其次，從功耗和發熱角度看。2015年以后，隨著晶體管越來越小，芯片出現了一個比較嚴重的問題——那就是晶體管上的“隧穿現象”。這就會讓電子可以連續地從一個門流向下一個門，而不是停留在預期的邏輯門內。換而言之，晶體管不可能再處于關閉狀態。

此外，即使可以繼續把晶體管做得更小，但單個晶體管在進行運算時的功耗卻沒辦法進一步降低，片上的熱也無法更有效散發出去，這也成為了傳統芯片進一步提高算力的又一個瓶頸。

最后，為了進一步提升算力，業界正在采用增大芯片面積的方式。雖然能耗比并不是隨面積正比例提升，但隨之拉長的銅導線會使得芯片的功耗正比例增加，這又制約了芯片的突破。

“為此我們認為，‘光’是最適合解決這些困境的底層技術”，沈亦晨告訴記者。

他指出，在數據搬運上面，光已在光通信領域充分證明其領先性和優勢了。目前包括數據中心里服務器和服務器之間在內的所有長距離通信的數據都是通過光纖代替銅導線進行的。由此可見，光進入到芯片去幫助運算是一個必然的方向；他同時談到，現在大數據人工智能越來越多都是在做線性運算，而曦智科技恰好發明了用光高效做線性計算的一種方式。

不過正如沈亦晨所說，曦智科技的方案不是一個純光的計算。

來源：半導體行業觀察