谈谈光子芯片
发布时间：2022-10-30 13:03:10 所属栏目：外闻 来源：网络
导读： 今年七月，澳大利亚科学家领导的一个国际团队研制出首款自校准光子芯片，其能“变身”数据高速公路上的桥梁，改变当前光学芯片之间的连接状况，提升数据传输的速度，有望促进
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今年七月，澳大利亚科学家领导的一个国际团队研制出首款自校准光子芯片，其能“变身”数据高速公路上的桥梁，改变当前光学芯片之间的连接状况，提升数据传输的速度，有望促进人工智能和自动驾驶汽车等领域的发展。最新研究发表于《自然·光子学》杂志。 光子芯片是什么？它与普通芯片区别在哪？有哪些优势和技术难点？在哪些领域会得到怎样的应用？本文将针对上述问题一一进行解答。 过去的半个多世纪，半导体行业一直遵循着摩尔定律（Moore's law）的轨迹高速的发展，如今半导体制程节点已经来到了3nm，借助于EUV光刻等先进技术，正在向2nm甚至更小的节点演进，每进步1nm都需要付出巨大的努力，单纯靠提升工艺来提升芯片性能的方法已经无法充分满足时代的需求，主要体现在： 一、以电子为载体的技术发展已趋近物理极限。当下集成电路是以硅为基础材料的，硅原子的直径约为0.22纳米，当制程降至7纳米以下时，极易出现电涌和电子击穿问题，也就是已经很难完美地对电子进行控制。虽然代表全球最顶尖水平的台积电仍然在不断地进行3纳米及2纳米的技术研发及产能投资，但业内人士普遍认为集成电路的尺寸微缩最多到2030年就会达到物理极限，亟需寻找创新发展的出路； 二、电子芯片尺寸降到极致时会出现“功耗墙”难题。比如，巨大的耗能压力就是计算机发展的最大技术障碍之一。虽然国内外学术界和工业界进行了大量努力，但由于CMOS（互补金属氧化物半导体）半导体功耗密度已接近极限，所以必须寻找新途径、新结构、新材料； 三、过去几十年中处理器的性能以每年约55%的速度提升，而内存性能的提升速度约为每年10%，长期累积下来，不平衡的发展速度造成了当前内存的存取速度严重滞后于处理器的计算速度，访存瓶颈导致高性能处理器难以发挥出应有的功效； 四、电子芯片性能提升的同时，性价比在降低。业界普遍认为，28纳米是芯片性价比最高的尺寸。根据SEMI国际半导体产业协会的芯片主流设计成本模型图，采用FinFET（FinFET全称Fin Field-Effect Transistor，中文名叫鳍式场效应晶体管）工艺，的5纳米芯片设计成本已是28纳米工艺设计成本的近8倍，更复杂的GAA（Gate-all-around，环绕栅极）结构的设计成本只会更高，这仅是芯片设计、制造、封装、测试中的设计环节。制造环节的晶圆代工厂的研发、建厂、购买生产设备耗费的资金会更多，比如三星在美国得克萨斯州计划新建的5纳米晶圆厂预计投资高达170亿美元。 （编辑：上海站长网） 【声明】本站内容均来自网络，其相关言论仅代表作者个人观点，不代表本站立场。若无意侵犯到您的权利，请及时与联系站长删除相关内容! |
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