科普：光芯与孔方兄

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             光 芯

   光芯产业与孔方兄

       不用“电”，只要有光，就能上网！日前在中国智博会上发布的全球首款商品级超宽带可见光通信专用芯片组（CVLC820A、CVLC820D），让这一梦想照进现实。

      由我国信息工程大学联合相关机构研发成功的可见光通信专用芯片组，标志着我国可见光通信产业迈入超宽带专用芯片时代，跨越了大规模产业化和开拓高端市场进程中最难迈过的技术门槛，将极大促进全球可见光通信技术、产业和市场生态环境的发展。

    可见光通信是利用半导体（LED灯）照明的光线实现“有光就能上网”的新型高速数据传输技术，目前已成为各国竞相角逐的下一代核心通信技术。中国工程院院士邬江兴介绍，可见光通信可提供短距离超宽带无缆化信息交互以及绿色通信，可为以虚拟现实（VR）为基础功能的智慧服务提供10Gbps量级超宽带的家庭信息网络环境，也可为5G移动通信网络室内深度覆盖提供绿色、泛在、廉价的接入手段。

    此芯片组，可支持每秒G比特量级的高速传输，全面兼容主流中高速接口协议标准，可为室内及家庭绿色超宽带信息网络、基于虚拟现实功能的家庭智慧服务、高速无线数据传输、水下高速无线信息传送、特殊区域移动通信等领域可见光通信应用提供芯片级的产品。

      在光量子计算机领域，中国的军事科学院国防科技创新研究院、国防科技大学、中山大学和北京大学，以及英国的布里斯托尔大学等机构的科研人员合作，利用硅基光波导芯片集成技术，设计并开发出面向通用量子计算的核心光量子芯片。使用这一芯片制造的光量子计算机可实现小规模量子检索、分子模拟和组合优化问题等应用。这一芯片集成了超过200个光量子器件，具有高稳定性、可快速配置等特性，能实现不同的量子信息处理应用，如量子优化算法和量子漫步模拟。当然，在光量子计算机得到大规模实际应用前还需克服一系列挑战，如保持大规模光量子计算系统的稳定性、实现高精度操控等。

    我国是全球最重要的光通信大国，在光纤光缆领域拥有举足轻重的地位。然而在光器件领域，尤其是光通信芯片领域，短板明显，特别是高端光电芯片。国内能够生产光电芯片的企业并不多，约30余家，其中大多数生产低端芯片。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，但总体供货十分有限，市场占比不足1%，高端芯片严重依赖于高通、博通、三菱等美日公司。

       据中国电子元件行业协会（光电子器件产业技术发展路线图(2018-2022年)显示：10Gb／s速率的光芯片国产化率接近50%，25Gb／s及以上速率的国产化率远远低于10Gb／s速率，处于产业的洼地，国内供应商只能提供少量的25Gb／sPIN器件／APD器件外，而25Gb／sDFB激光器芯片刚刚完成研发，25Gb／s速率模块使用电芯片基本依赖进口。

    从核心芯片能力分析，国内企业目前只掌握了10Gb／s速率及以下的激光器、探测器、调制器芯片，以及PLC／AWG芯片的制造工艺以及配套IC的设计、封测能力，整体水平与国际标杆企业还有较大差距，尤其是高端芯片能力比美日发达国家落后1-2代以上。以硅光子为例，中国在在高速模数／数模转化芯片、相干通信DSP芯片、以及5G移动通信前传光模块需要的50Gb／sPAM-4芯片上，还没有国内厂家能够提供解决方案。因此，高端光电芯片领域，我国任重道远，路长且阻。

    依据《中国光电子器件产业技术发展路线图(2018-2022年)》我国将加大光通信基础设施建设的投入，统筹产业布局，改善企业生存环境，营造良好的产业生态。光通信器件领域企业应重点加强100Gb／s光收发模块、ROADM产品、高端光纤连接器、10Gb／s与25Gb／s激光器、配套集成电路芯片的研发投入与市场突破，并争取尽快扩大产业规模、早日摆脱对国外供应商的依赖。并且在下一代400Gb／s光收发模块产品、硅光集成领域加大投入、加快研发进度，争取跟国际一流厂商处于并跑状态。同时，培育龙头领军企业，争取2020年有2-3家企业进入全球光通信器件前十强，2022年国内企业占据全球光通信器件市场份额的30%以上，一家企业进入全球前3名。目前，我国多家ICT企业和新兴创业企业纷纷加快布局光芯片高端市场，“恶”补高端技术。

     重庆市高新区已先期启动了以可见光通信为核心的智慧家庭网络示范工程，重庆两江新区及郑州市高新区也将计划开展规模化的智慧家庭与商用楼宇试点应用。地处川、陕、甘三省山区中心城市的广元，巴山顶上望全球，要眼观四方、耳听八面，在光纤、光缆、光芯产业方面，在这2000多亿市场份额里面，应该挖一勺孔方兄！