电子技术自发明以来，广泛应用于生活中的方方面面，如今已经成为我们不可或缺的一部分。从1947年，威廉·邵克雷、约翰·巴顿和沃特·布拉顿成功地在贝尔实验室制造出第 一个晶体管；到1961年，第 一个集成电路专利被授予罗伯特·诺伊斯；再到1971年：英特尔发布了其第 一个微处理器4004……电子产业发展至今也有七十多年的历史，其中电子芯片作为电子技术的核心，也有四十多年的产业积累。
借助硅光芯片实现弯道超车
随着我国将芯片列为国家重点规划产业，“中国芯”三个字一直是我们的梦想，由于产业与技术的局限，这个梦想并没有那么容易实现。有激情、梦想是好事，但认清现实更有助于我国的芯片产业发展，想在电子芯片上短时间超越欧美日韩等世界顶 尖国家无异于痴人说梦。
尽管如此，但我们并非全无机会，借助硅光芯片实现弯道超车，这不失为一个捷径。
硅光芯片是光子芯片中最常见的一种，这种芯片利用的是半导体发光技术。2016 年，科学家们提出了一种使用光子代替电子为理论基础的计算芯片架构，由于光和透镜的交互作用过程本身就是一种复杂的计算，并使用多光束干涉技术，就可让相关系寻反应所需要的计算结果，这种芯片架构也叫可程序设计纳米光子处理器。
近日，有媒体报道，我国自行研制成功的“100G硅光收发芯片”正式投产使用。据OFweek电子工程网获悉，这款硅光芯片面积不到30平方毫米，但是上面集成了光发送、调制、接收等六十多个有源和无源光元件，是目前国际上已报道的集成度最 高的商用硅光子集成芯片之一。
能取得这样的成绩并不惊讶，因为我国对硅光芯片产业非常重视。一方面是由于我国是通讯大国，通讯技术是衡量大国的关键指标之一，而光通信最关键的技术就是光子芯片；另一方面是我国电子芯片产业相对薄弱，全球光子芯片产业刚刚起步，对于我们并肩欧美甚至赶超，这是一个很好的超车机遇。
我们要想真正在硅光芯片上成为全球的领导者，不是砸点资金和人力就可以实现。因为目前美国、日本在这个产业上也投入了重金和精力，中国的优势并不明显，甚至有点落后。目前，国内仅有光迅科技、海信、华为、烽火等少数厂商可以生产中高端芯片，但总体供货有限，高端芯片严重依赖于博通、三菱等美日公司。
好消息是，我国的硅光芯片产业布局越来也完善，我国被称为“光芯”的城市约有六座，目前，已经形成武汉、大连、上海、南通等全球知名的光子芯片产业链。
硅光芯片发展的四大技术难题
一、硅光子芯片技术的设计痛点
硅光芯片的设计方面面临着架构不完善、体积和性能平衡等难题。硅光芯片的设计方案有三大主流：前端集成、混合集成和后端集成。前端集成的缺点是面积利用率不高、SOI衬底光/电不兼容、灵活性低和波导掩埋等，在工艺上的成本超高；后端集成在制造方面难度很大，尤其是波导制备目前而言很有挑战；至于混合集成，虽然工艺灵活，但成本较高，设计难度大。
二、硅光子芯片技术的制造难题
硅光芯片的制造工艺面临着自动化程度低、产业标准不统一、设备紧缺等技术难关。由于光波长难以压缩，过长的波长限制芯片体积微缩的可能。同时光学装置须要更精 确的做工，因为光束传输的些微偏差会造成巨大的问题，相对需要高技术及高成本。光子芯片相关的制程技术尚有待完善，良品率和成本将是考验产业的一大难题。
三、硅光子芯片面临的封装困扰
芯片封装是任何芯片的必经流程，关于硅光子的芯片封装问题，这是目前行业的一大痛点。硅光芯片的封装主要分为两个部分，一部分是光学部分的封装，一部分是电学部分的封装。从光学封装角度来说，因为硅光芯片所采用的光的波长非常的小，跟光纤存在着不匹配的问题，与激光器也存在着同样的问题；不匹配的问题就会导致耦合损耗比较大，这是硅光芯片封装与传统封装相比最大的区别。用硅光做高速的器件，随着性能的不断提升，pin的密度将会大幅度增加，这也会为封装带来很大的挑战。
四、产业相关的器件难题
硅光芯片需要的器件很多，而目前仍有很多相关技术难题未解决。如硅基光波导主要面临的产品化问题：硅基光电子需要小尺寸、大带宽、低功耗的调制器。有源光芯片、器件与光模块产品是重点器件，如陶瓷套管/插芯、光收发接口等组件技术目前尚未完全掌握。
综述：在摩尔定律的推动下，经过几十年的发展，电子芯片逐渐遇到性能瓶颈，尤其是速度与大数据带来的巨大压力。光子芯片具有明显的速度优势，可使芯片运算速度得到巨大提升。伴随着人工智能、物联网发展，光子芯片在智能终端、大数据、超算等领域将发挥巨大作用。
正是有着如此多的优势和特点，在大数据、生命科学、激光武器等高端领域其作用不可替代。未来，光子芯片的前景广阔，其应用未必比电子芯片少。可以预见的是， 将来是一个光子芯片、电子芯片平分天下的局面。
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