降維打擊傳統電芯~華為發力光子芯片

一個企業的健康發展，如同人的衣食住行需要整個家庭的分工配合一樣，需要每個成員的努力，需要產業鏈的完善，是企業與行業上下游實力的融合，更體現了一個國家資源的統籌規劃。

居安思危建私廚

華為早在1991年就有了集成電路設計能力，並在2004年正式打造了“私廚”——華為海思，逐步具備了獨立設計芯片的能力，而且不僅僅是各種拿手的通訊方面的芯片，還包括了CPU。海思麒麟就是最早採用NPU的手機CPU，性能趕上了高通驍龍，當時成為國內僅有無懼高通斷芯的手機廠家。

華為還自研達芬奇架構，推出了昇騰系列並廣泛應用，具備芯片的真正設計能力。

操作系統方面，研發鴻蒙OS，並且不斷鼓勵開發者，豐富應用，逐漸建立生態

而通訊芯片方面，是華為主陣地，專利數領先，供應鏈比較完善，國內有不少兄弟企業。除了大家熟知的中芯國際，還有收購了荷蘭安世半導體的聞泰通訊等眾多實力廠家

從容應對心不慌

在CPU架構方面有ARM V8架構的永久授權，華為可以完全自主的設計處理器，不受外部環境制約。 同時具備自研架構能力。因此ARM的斷供對其影響不會非常大。

谷歌安卓系統如果禁用，雖然會有一定的陣痛，但華為有鴻蒙OS，也能逐步過度。

但是，目前的高端手機CPU要求太高，國內始終無法生產，需要找台積電代工。

華為也給出了短期應對之策：一方面利用緩衝期加大了海思麒麟的代工量 儲備下半年的高端麒麟芯片，一方面推出聯發科芯片的手機應對中端市場。

與國內外各大機構展開傳統電子芯片製造方面的合作 最近還有昔日被美國霸權打壓的東芝。

5G方面，美國拒絕華為，也有較大損失。華為掌握了5G通訊方面大量專利，服務優質，國外有不少企業機構請求繼續跟華為合作，而且華為的價格更合理，品質過硬，拒絕華為，意味着達不到預期，新建設失去意義。

全民發展求突破

國內供應商沒有荷蘭最新光刻機。短期內難以給華為最強支持。即便聯發科可以達到或超過蘋果 高通，但因為是台灣廠商，很可能會被美國強行叫停。因此聯發科也不可能是長久之計。

而在整個芯片產業上，華為也不是孤軍奮戰，而是藉助各個單位，各個機構，產學研全面發展。

近日消息，中科院蘇州納米與納米仿生研究所在Nano Letters上發表了一種新的5nm光刻加工方式，相比已有光刻技術，該技術加工更快速，受體材料更多，更易於量產芯片，振奮人心。

但這喜人的論文 離實現尚需時日。而目前 國外已達到了5nm製程，並在研3nm的技術，但極其艱難，

英特爾創始人之一的戈登摩爾定律説：集成電路上可容納的元器件的數目，約每隔18-24個月便會增加一倍，性能也將提升一倍

在晶體管數量密度上，發展到1.5nm的硅基極限，就很難再突破了

北京大學彭練矛院士碳基理論團隊是目前世界上碳基理論進展較大的，若能成功，能突破硅基的1.5nm的瓶頸，甚至達到1nm以下，試探更高晶體管數量上限，只是碳基芯片目前只有“菜單”，未正式“上菜”。而且也需要光刻技術支持。

恰好有一個方式有可能突破這些限制，光子芯片

光子芯片作為新世紀全球共識的重點課題，吸引了大量科研的投入

國家非常重視，北京上海等多地集中資源 建設大力發展，在光芯領域奮起直追，以期擺脱核心芯片受制於人的情況。

華為遍佈世界各地的研發中心，也早已展開研究，加上國內的發展，已經在通訊等方面應用，如果在手機方面大規模賦能，將對傳統電子芯片手機 產生 降維打擊：

1、電子傳播必需電路，過程中會發熱，損傷器件，同時形成能量消耗，

真空中就能傳輸的光子不需要電路，不易產生熱量，可靠耐用，損耗低；

2、電子數據信號傳輸以大量的0和1為主，信息量與處理速度受到晶體管數量限制，而晶體管數量的增加又容易引起過熱。

光波具有不同的波長、頻率、偏振態和相位信息，可以用來代表不同數據，信息量大，信息處理速度是電子芯片的1000倍。並且不易過熱。功耗是電子芯片的百分之一；

3、電路之間過近可能會形成干擾，信號傳輸不穩定

光子傳輸過程中 干擾小，信息失真小。

綜上：相比傳統電子芯片，光子芯片計算速度快，能耗少，傳輸速度快效率高。

理論上，光學計算機可以在啓動的一瞬間完成所有信息處理，可對高複雜度、大數據量計算實時並行處理。

光子芯片速度優勢：以光速進行的高效計算，在信號處理器上附加一個光學加速器，就可製成光學數字信息處理器，可大大傳統芯片的運算速度。由於傳輸所造成的信息畸變和失真極小，光器件的開關速度比電子器件快得多，運算頻率可達太赫茲量級，僅僅這點就能使通信設備的運行速度提高100倍。理論運算速度達每秒千億次以上，信息處理比傳統電子計算機要快數百萬倍。

除了在通訊、雲服務等，更可廣泛應用於手機、汽車、機器人、無人機等各大平台。

屆時，純電子芯片的手機，性能將會被光子芯片手機完爆，無論是運算還是功耗。

“芯片的設計、加工、封裝、測試全部在國內完成，擺脱了對國外高製程光刻機的依賴，是我國在芯片領域換道超車的核心技術。”中科院上海微系統所所長助理、上海新微科技集團總裁秦曦曾介紹，“通過硅光集成，用光代替原來的電進行傳輸，成本有可能降低到原來的十分之一，甚至更低。”

疫情加速了 5G與人工智能等方面的普及，

霸權斷供，加速了各尖端領域的進度，將使我國更快擺脱 傳統硅基電子核心芯片的限制。

而華為這次困境中的表現，不但關係着華為的未來，更關係到我國整體行業的發展，關係到我國的民族凝聚力，是綜合國力的集中體現。期待更多喜人的進展。更期待我國創客教育 STEAM教育的發展，科教興國

by頭頭勢道特約老師 愛科行者