中國(guó)在光子芯片領(lǐng)域，并非后來(lái)者。

上海交通大學(xué)特聘教授、長(zhǎng)江學(xué)者、上海交大無(wú)錫光子芯片研究院院長(zhǎng)、圖靈量子 CEO 金賢敏的科研軌跡，幾乎就是中國(guó)光子芯片從 0 到 1 的縮影。2003 年，他開始涉足光量子信息；2010 年，轉(zhuǎn)向光子芯片；2014 年，他在上海交大自主搭建起光子芯片加工平臺(tái)，開始小批量試制；2021 年正式創(chuàng)業(yè)后，他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)全力推進(jìn)工程化落地。僅用三年時(shí)間，就在 2024 年 9 月建成并啟用了國(guó)內(nèi)首條光量子芯片中試線；到 2025 年 6 月，這條產(chǎn)線已實(shí)現(xiàn)與下游應(yīng)用端的產(chǎn)業(yè)拉通，真正形成了覆蓋『設(shè)計(jì)—流片—封裝—測(cè)試—量產(chǎn)』的全鏈條、自主可控能力。

深圳灣芯展期間，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)縱橫采訪了金院長(zhǎng)，深度交流了光子芯片賽道的進(jìn)展。金賢敏坦言：「在光子芯片賽道，我們不是追趕，是搶跑了。」但這句「搶跑」，說(shuō)得并不輕松。因?yàn)檎嬲妮^量才剛剛開始。

電子逼近極限，光開始登場(chǎng)

英偉達(dá)最新發(fā)布的 B300 GPU，互聯(lián)帶寬高達(dá) 8 TB/s，功耗卻飆升至 1200W。數(shù)據(jù)中心內(nèi)部的信號(hào)延遲主要來(lái)自板級(jí)和封裝級(jí)的電互連，而內(nèi)存訪問(wèn)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于計(jì)算單元，這就是著名的「內(nèi)存墻」。

與此同時(shí)，頂級(jí) AI 大模型的計(jì)算需求每 6.2 個(gè)月翻倍，訓(xùn)練成本呈指數(shù)級(jí)攀升。未來(lái)十年，全球?qū)λ懔Φ男枨罂赡茉鲩L(zhǎng)千倍，但摩爾定律已經(jīng)逼近物理極限，電子芯片的性能增長(zhǎng)曲線已明顯平緩。

金賢敏直言「計(jì)算中心的迭代演進(jìn)已經(jīng)幾乎沒(méi)有替代空間，已經(jīng)到了必須上光子芯片的階段?！?/strong>

如今，光子芯片已經(jīng)是業(yè)內(nèi)公認(rèn)的「下一個(gè)賽道」。它既能支撐光量子計(jì)算，也能利用光的波長(zhǎng)、相位、空間等多自由度，實(shí)現(xiàn)高并行、低功耗的經(jīng)典光計(jì)算。更重要的是，它天然適合高速互連，解決芯片間數(shù)據(jù)搬運(yùn)瓶頸，且?guī)缀醪话l(fā)熱，能耗極低。但金賢敏強(qiáng)調(diào)，未來(lái)并非「光取代電」，而是「光電融合」。他表示：「哪里有計(jì)算速度、通信帶寬、處理能力的瓶頸，光計(jì)算就能補(bǔ)上，最終形成光電融合的芯片系統(tǒng)，這會(huì)是長(zhǎng)期趨勢(shì)?！?/p>

從當(dāng)前的產(chǎn)業(yè)需求來(lái)看，光子芯片的應(yīng)用會(huì)從「最痛點(diǎn)」切入：計(jì)算和數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)連接。金賢敏提到「有人說(shuō)未來(lái) GPU 不重要了，『連接能力』才是核心。要把 CPU、GPU、HBM 這些計(jì)算資源在板級(jí)、服務(wù)器級(jí)甚至集群級(jí)高效連接起來(lái)，只有光能做到?！顾€提到了一個(gè)強(qiáng)需求場(chǎng)景：星際通信。比如 SpaceX 的星鏈，或中國(guó)版星鏈，衛(wèi)星間需要高通量通信。目前星間鏈路多為單通道或四通道，容量?jī)H幾十 Gbps。未來(lái)要支撐全球無(wú)縫連接，每顆衛(wèi)星之間的通信能力必須提升到數(shù)百 Gbps 甚至 Tbps 級(jí)別，通道數(shù)也要從幾個(gè)增加到上千個(gè)。只有光子芯片才能承載這樣的通量密度。金賢敏表示：「未來(lái)光子芯片在星際互聯(lián)網(wǎng)之間，基于低軌衛(wèi)星、中高軌衛(wèi)星的互聯(lián)網(wǎng)之間，對(duì)芯片的需求會(huì)像 CPU 從 386、486 到 586 那樣持續(xù)迭代。隨著容量的逐漸擴(kuò)大，需要不斷地更換模塊，也能推動(dòng) 5G 之后的新型通信范式?！?/p>

先機(jī)已至，但勝負(fù)未定

技術(shù)可以領(lǐng)先，但產(chǎn)業(yè)不會(huì)自動(dòng)落地。前沿科技總是會(huì)面臨困局：實(shí)驗(yàn)室成果頻出，卻難逃「死亡之谷」：從 0 到 1 的中試環(huán)節(jié)薄弱，從 1 到 10 的工程化路徑斷裂。光子芯片更需要打通全鏈條的領(lǐng)域。它不是傳統(tǒng)半導(dǎo)體的延伸，也不是純學(xué)術(shù)研究，而是材料、工藝、封裝、系統(tǒng)集成與市場(chǎng)驗(yàn)證的高度協(xié)同。

當(dāng)前，中國(guó)已建成全球首個(gè)光子芯片中試平臺(tái)，率先打通全鏈條技術(shù)閉環(huán)。2024 年 9 月，由上海交大無(wú)錫光子芯片研究院建設(shè)的國(guó)內(nèi)首條光子芯片中試線在無(wú)錫正式啟用，該平臺(tái)覆蓋「設(shè)計(jì)—流片—封裝—測(cè)試」全閉環(huán)工藝，實(shí)現(xiàn)光量子芯片全鏈條貫通。金賢敏團(tuán)隊(duì)自 2021 年項(xiàng)目啟動(dòng)后，用約 3 年時(shí)間完成中試線建設(shè)，2025 年 6 月首片 6 寸薄膜鈮酸鋰晶圓下線，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)從科研樣片到規(guī)模化量產(chǎn)的能力閉環(huán)。談到一直在攻克的光子芯片賽道，金賢敏說(shuō)到：「我們填補(bǔ)的是從實(shí)驗(yàn)室走向產(chǎn)業(yè)化的『死亡之谷』?！?/p>

當(dāng)前國(guó)內(nèi)光子芯片發(fā)展雖多元，但多數(shù)集中在組裝層級(jí)。此前，無(wú)論是臺(tái)積電、中芯國(guó)際，還是新加坡 AMF 等代工廠，雖具備部分光器件制造能力，但均依托電子芯片平臺(tái)運(yùn)行，并非專為光子系統(tǒng)設(shè)計(jì)，也不向科研團(tuán)隊(duì)開放全流程服務(wù)。「在全球范圍內(nèi)，我們是第一個(gè)建成光子芯片中試產(chǎn)線的?！菇鹳t敏表示。目前，美國(guó)和歐洲分別有兩家具備部分中試能力的平臺(tái)，但均未完全打通面向光量子與光計(jì)算的晶圓級(jí)量產(chǎn)閉環(huán)。最近，CHIPX 還正式發(fā)布薄膜鈮酸鋰光子芯片 PDK（工藝設(shè)計(jì)包），并推出面向光子芯片領(lǐng)域全鏈垂直大模型 LightSeek，這標(biāo)志著我國(guó)光子芯片從實(shí)驗(yàn)室走向規(guī)?；慨a(chǎn)邁出關(guān)鍵一步。

我們都知道，光子芯片與電子芯片的邏輯完全不同，「沒(méi)有 EUV 就做不了先進(jìn)制程」這一條鐵律難不倒光子領(lǐng)域的發(fā)展。CHIPX 平臺(tái)目前基于成熟 DUV 光刻機(jī)，通過(guò)堆疊、封裝、套刻等工藝創(chuàng)新，已實(shí)現(xiàn)等效 7 納米級(jí)別的光子器件制造?！鸽m然良品率有下降，但證明我們的工藝能力很強(qiáng)、智慧和勤奮沒(méi)問(wèn)題?！菇鹳t敏強(qiáng)調(diào)，「很關(guān)鍵的一點(diǎn)是，制程不受影響?！乖谒磥?lái)，光子芯片的核心壁壘不在設(shè)備，而在對(duì)復(fù)雜物理機(jī)理的深入理解和長(zhǎng)期耐心的工藝積累，這正是中國(guó)科研團(tuán)隊(duì)的優(yōu)勢(shì)所在。

盡管實(shí)現(xiàn)了「搶跑」，但金賢敏并不輕松?！肝覀兊闹腔酆颓趭^沒(méi)問(wèn)題，工程師的能力也沒(méi)問(wèn)題?！菇鹳t敏坦言，「真正缺的是持續(xù)穩(wěn)定地資金投入，需要系統(tǒng)化的攻堅(jiān)。巧婦難為無(wú)米之炊，但我們是『巧婦有米，但米不夠多』?！巩?dāng)前 CHIPX 已建成「最小技術(shù)閉環(huán)」，但在多材料體系融合、單臺(tái)設(shè)備穩(wěn)定性等方面仍需持續(xù)投入。

資金投入的差距正直接拉大產(chǎn)業(yè)化進(jìn)度。國(guó)際光子芯片領(lǐng)域已涌現(xiàn)一批高估值企業(yè)：英國(guó) PsiQuantum 今年完成了 10 億美元的 E 輪融資，估值躍升至 70 億美元。加拿大 Xanadu 累計(jì)融資 2.75 億美元；美國(guó) Ayar Labs 則聚焦硅光互連，已獲英特爾、英偉達(dá)等戰(zhàn)略投資，已累計(jì)融資達(dá)到 3.7 億美元。相比之下，國(guó)內(nèi)光子芯片企業(yè)雖融資活躍（如圖靈量子累計(jì)融資 8 億元，投資方包括中芯國(guó)際等一線機(jī)構(gòu)），但整體資本支持力度仍顯不足?！竸e人可以用十倍的錢砸出來(lái)，把我們的先發(fā)優(yōu)勢(shì)抹平?！菇鹳t敏直言，「我們的資金使用效率比國(guó)外高好幾倍，但架不住別人用 10 倍，甚至 20 倍的投入來(lái)追趕?！宫F(xiàn)在的關(guān)鍵是「用好先機(jī)」。前沿科技創(chuàng)新上，中國(guó)高校和科研單位已在多個(gè)點(diǎn)上領(lǐng)跑；CHIPX 平臺(tái)更是實(shí)現(xiàn)了全球首個(gè)光子芯片中試線的搶跑。但進(jìn)入產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化階段，若投資力度和政府支持跟不上，發(fā)展速度就會(huì)慢下來(lái)。交流中，金院長(zhǎng)也表達(dá)了他的擔(dān)憂：「有些投資機(jī)構(gòu)或地方政府對(duì)『短期內(nèi)不產(chǎn)生稅收』的硬科技項(xiàng)目趨于保守。這可能導(dǎo)致我們?cè)谌?、四年后再度落后。以我們今天的?jīng)濟(jì)體量、科學(xué)家水平和已有的先機(jī)優(yōu)勢(shì)，如果因?yàn)橘Y源斷檔而掉隊(duì)，是不可接受的。我不是一個(gè)焦慮的人，但我希望把這種焦慮傳遞出去。傳給產(chǎn)業(yè)界、資本界和政府。因?yàn)檫@個(gè)焦慮是實(shí)實(shí)在在的——人無(wú)遠(yuǎn)慮，必有近憂?！?/p>

兩條腿走路：前沿探索與產(chǎn)業(yè)落地的平衡

如何在「未來(lái)潛力」和「當(dāng)下產(chǎn)出」之間找到平衡，是所有前沿科技平臺(tái)面臨的難題。金賢敏所在的 CHIPX 平臺(tái)，正是這樣一個(gè)試驗(yàn)場(chǎng)。作為上海交大孵化的新型研發(fā)機(jī)構(gòu)，它既服務(wù)于高?？蒲袌F(tuán)隊(duì)的技術(shù)轉(zhuǎn)化，也對(duì)接企業(yè)的產(chǎn)品化需求。

「小孩才做選擇，大人什么都要。」他說(shuō)。在他看來(lái)，技術(shù)探索與產(chǎn)業(yè)落地不是非此即彼的關(guān)系，而是必須學(xué)會(huì)兩條腿走路，一方面，支持頂尖科學(xué)家團(tuán)隊(duì)，提供孵化資金、流片服務(wù)，甚至直接參與研發(fā)打磨，幫助實(shí)驗(yàn)室成果走向標(biāo)準(zhǔn)化工藝；另一方面，聚焦圖靈量子這類方向明確的企業(yè)，推動(dòng)「從技術(shù)到產(chǎn)品」的閉環(huán)，加速「見實(shí)效」。他以歐洲 IMEC 為例：早年依靠政府長(zhǎng)達(dá)十年的穩(wěn)定投入，不僅建成了微納電子與光子集成的全球技術(shù)樞紐，更吸引包括中國(guó)在內(nèi)的全球科研團(tuán)隊(duì)和企業(yè)將芯片送過(guò)去流片。IMEC 之所以能維持這樣的生態(tài)位，核心就在于長(zhǎng)期戰(zhàn)略定力。

金院長(zhǎng)也提到圖靈量子正是這一「雙輪驅(qū)動(dòng)」模式的產(chǎn)物。鑒定的推動(dòng)研究和產(chǎn)業(yè)結(jié)合，截至目前，圖靈量子已完成 5 輪融資，累計(jì) 8 億元。金賢敏強(qiáng)調(diào)，選擇「光量子」賽道是幸運(yùn)的。在全球非上市量子計(jì)算公司中，光量子路線市值排名第一——PsiQuantum 估值 70 億美元，圖靈量子緊隨其后。我們也看到當(dāng)下愈發(fā)濃厚的產(chǎn)業(yè)氛圍，深圳更是在光量子賽道首當(dāng)其沖，今年「第三屆芯片大會(huì)暨 Chip 2024 中國(guó)芯片科學(xué)十大進(jìn)展頒獎(jiǎng)典禮」落地灣芯展召開，規(guī)模較上一屆翻倍、走廊里都也都擠滿了人。

光量子的優(yōu)勢(shì)在于：可在室溫運(yùn)行，兼容現(xiàn)有半導(dǎo)體設(shè)備，錯(cuò)誤率低（任務(wù)準(zhǔn)確率超 90%），且天然適配 AI 優(yōu)化場(chǎng)景。更重要的是，光量子計(jì)算所需的極低損耗、高帶寬、大規(guī)模光網(wǎng)絡(luò)等關(guān)鍵技術(shù)，具有強(qiáng)大的「沿途下蛋」能力。例如，圖靈的計(jì)算單元可達(dá)數(shù)百至數(shù)千個(gè)，遠(yuǎn)超傳統(tǒng)光模塊的 4 通道；其寬譜段調(diào)控能力（覆蓋可見光到紅外）可直接下沉至光計(jì)算 CPU、高速調(diào)制器、衛(wèi)星激光通信、激光雷達(dá)等場(chǎng)景。正如金賢敏說(shuō)：「我們把光量子計(jì)算作為金字塔頂端，光計(jì)算作為腰部，光連接與專用芯片作為底座，這些技術(shù)不是 80% 重疊，而是幾乎完全重疊——這是一種降維打擊。」正因如此，他堅(jiān)信圖靈量子有機(jī)會(huì)成長(zhǎng)為萬(wàn)億級(jí)公司。

在整個(gè)交流中，我們看到金賢敏對(duì)前沿技術(shù)的執(zhí)著追求，也感受到他對(duì)對(duì)創(chuàng)新應(yīng)用落地的熱情投入，對(duì)政府、投資界支撐的呼喚，對(duì)產(chǎn)業(yè)界協(xié)同的呼喚。

金賢敏和他的團(tuán)隊(duì)，正在做的，是一場(chǎng)靜默的遠(yuǎn)征。光的速度從不等待，點(diǎn)亮一條新賽道，我們亦不能停步。搶跑只是開始，把先機(jī)轉(zhuǎn)化為不可逆轉(zhuǎn)的領(lǐng)先，才是這場(chǎng)遠(yuǎn)征的意義所在。

【鏤芯者】第十五期：金賢敏，長(zhǎng)江學(xué)者、上海交通大學(xué)特聘教授、上海交大無(wú)錫光子芯片研究院院長(zhǎng)、圖靈量子公司 CEO。作為量子信息與光子芯片領(lǐng)域的先鋒科學(xué)家，他深耕前沿技術(shù)研發(fā)與產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化，帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)突破光子芯片關(guān)鍵技術(shù)，推動(dòng)量子計(jì)算與光子信息技術(shù)的融合創(chuàng)新。從學(xué)術(shù)實(shí)驗(yàn)室到產(chǎn)業(yè)一線，他以科學(xué)家與創(chuàng)業(yè)者的雙重身份，探索硬科技從「0 到 1」的突破路徑。