根据“摩尔定律”当价格不变的同时，集成电路上可容纳的元器件的数目，每隔18-24个月左右便会增加一倍，性能也将提升一倍。也就是说产品的每次升级和更新性能都可以达到翻倍的提升。这一定律揭示了信息技术一直在飞速的进步。

我们知道纳米技术虽然已经被人类应用的十分成熟，但是也会碰到技术瓶颈，特别是在芯片的制作工艺上面。目前的世界高端光刻机荷兰生产商ASML能达到的最高生产工艺为3nm，后续或将突破2nm或者1nm工艺。但无论从生产工艺还是设备上，纳米技术还是会遇到瓶颈的。有人猜测1nm或是半导体芯片的极限。

那么“摩尔定律”会因此而失效吗，其实并不用考虑失效的问题，“摩尔定律”将会继续保持，传统的半导体材料已经无法突破芯片的技术屏障，但是光芯片却是未来发展的新发向。

光芯片

什么是光芯片？根据世界半导体协会的分类，全国半导体主要分为四种，集成电路、光电子、分立器件、传感器。目前我们使用的IC，包括CPU、GPU、RAM、ROM等芯片都是属于集成电路。而光电在整改半导体产业只占10%不到。

光芯片是用来处理光信号的核心器件，它可以将光信号转换成我们的电信号。按光的种类可以分为有源光和无源光芯片。光芯片里面包含激光器、调制器、波分复用器、耦合器和探测器等。在我们常用的光纤猫和运营商机房以及5G基站上面都有大量使用光芯片技术。

光芯片在国内的技术发展上

相比欧美等发达国家，我国的光芯片技术要落后1-2年，在芯片的生产制造方面，主要还是要依赖美国、新加坡等。在光芯片的技术掌握中也只达到了10Gbps的速率。

光信号芯片的优点

在目前我们传统的生活应用上面，电信号是一直被我们广泛使用，包括目前先进的Intel I9处理器，华为的麒麟990、高通骁龙865等。当然还有我们的无线电通信技术。使用的都是电信号传播。电信号的传播高度依赖于传播介质。我们拿一个导线来说，把它想象成一个没有电阻和电感的超导体，这样在信号传播的时候就没有损耗。

但是往往在实际的应用中，导线并不能成为完全的超导体状态，这样在组件网络的时候就会造成信号的衰减和延迟，甚至还会受到其他电信号的干扰，而且频率越高，这种干扰的现象就会越明显。想要克服这些问题将变得非常困难。

中国碳基半导体材料取得新突破，或终结硅时代，实现芯片全面领先

近日，北京大学张志勇教授-彭练矛教授课题组发展全新的提纯和自组装方法，制备高密度高纯半导体阵列碳纳米管材料，并在此基础上首次实现了性能超越同等栅长硅基CMOS技术的晶体管和电路，展现出碳管电子学的优势。 从2000年起，彭练矛已在碳基纳米电子学领域坚

因为光的传输速度快，反应灵敏，所以这些问题在光芯片中这都会被解决，特别是纳米光学技术，在进行高频率信号传输的时候，自身的延迟只有ns级别。并且没有了半导体容易发热的特性，功耗也变的更低，在同样体积大小的芯片上，光芯片运算速度更快，效率更高。

Intel也在发展光芯片技术

人类新推出的光芯片概念，将继续推动摩尔定律的前进，并且由Intel公司与美国加州大学圣芭芭拉分校（UCSB）的研究人员已经成功研发出了世界上首个采用标准硅工艺制造的电力混合硅激光器。这意味着高带宽、高效率的硅光子学设备的障碍取得突破。

光芯片相当于普通的芯片传输速度更高，也就意味着每秒计算的次数会更快。甚至是成几何倍数的增长，或许在未来的不久，Intel就不用再“挤牙膏”了。

我国的光量子芯片技术

我国在光量子芯片的研究领域中，已经领先在全球之上，在上海交通大学量子实验室中，金贤敏教授带领着他的团队已经通过“飞秒激光直写技术”制造出节点数高达49*49的三维光量子计算芯片。这是世界上最大规模的光量子计算芯片。它让二维空间自由演化的量子成功应用在了三维集成电路上面。

“飞秒激光直写技术”

所谓飞秒激光直写，就是在几百飞秒时间内，将一个脉冲的能量释放在芯片基底的每个焦点附近，通过移动激光，在芯片中“写”出光子线路。“因为激光脉冲非常短，直写时能量在几百飞秒时间内被吸收，所以热量还没有来得及散发就以改变材料属性的方式固化下来，我们就可以很平滑地改变芯片内部的性质，形成高品质的光子线路。”

光量子芯片的应用

光量子芯片可以拥有超强的运算能力，在未来十年或被广泛的应用在人工智能、城市控制中心的模型搭建、大数据分析等领域。甚至使用在我们的移动端和PC端的处理器上面。这是真正的速度提升，相比普通的半导体处理器，光量子芯片处理器的运行速度可提高上万倍。

光量子芯片的诞生，也意味着未来我们被美国芯片卡脖子的时候就要结束了，甚至还要领先于世界，在芯片领域获得足够的话语权。

最后说一下

在半导体纳米工艺达到瓶颈，也就是开发成本超过了使用成本的时候，必然会有一种新的芯片技术被开发；光芯片和光量子芯片就成了未来发展的重要方向。并且在芯片的运算性能上，光量子芯片相比目前的半导体芯片运行性能可提高上万倍。和5G一样，光量子芯片将会成为人类历史的一大转折点。也能让我们弯道超车成为世界领先。