北大常林：光子芯片有望在5~10年内用于手机和电脑

光子芯片利用光作为信号载体，相比于传统电子芯片，算力更高而能耗更低，目前主要使用于企业和大学等机构的数据中心。“个人认为，光子芯片有望在5-10年内用于智能手机和电脑。”1月8日，北京大学先进集成光子芯片实验室研究员常林在达摩院青橙学者分享会上表示。

1月8日，第6届达摩院青橙学者分享会在浙江大学举行，包括常林在内的15名全国高校青年科学家登台，从潘云鹤、邵峰、杨树锋等院士手里领过青橙奖，获得“青橙学者”桂冠和阿里公益支持的100万元奖金。阿里巴巴达摩院青橙奖旨在发掘对科技进步有重要推动作用的35岁以下中国青年学者，面向广泛的科学研究领域，包括数学与物理类、化学与材料类、生命科学与医学类、天文与地学类、信息科学与工程类、新兴交叉科学类等。

常林所在课题组于2023年首次报道了一种基于光子神经网络的超高算力密度硅基集成光子处理器。研究团队历时3年，攻克了多波长并行光计算系统校准和超高精度权重加载两个世界性技术难题。凭借在硅基光电子的集成技术领域的国际领先的工作，常林获得达摩院青橙奖。

“光子芯片和电子芯片有着完全不同的逻辑。对于电子芯片，制程（在生产芯片时所能达到的最小尺寸）非常重要，制程从28纳米到14纳米、7纳米、3纳米，每推进一步都要花费巨大的代价和资源。对于光子芯片，光子以光速在芯片上传播一次，就能完成一次计算。要发展光子芯片，需要建立有别于传统电子芯片的产业链。光子芯片的引入有可能会改变整个芯片产业的游戏规则。”常林在会上表示。

目前的光子芯片有几个比较大的潜在应用领域，一个是在激光雷达领域，特别是随着无人驾驶的普及。成本低，同时性能可以满足车载要求的激光雷达，显得非常重要。另一个是光计算层面，常林希望未来可以将传统的GPU与CPU之间的互联改成用光进行互联，这将极大地降低功耗，提升算力。

研发芯片很烧钱，需要产业化落地。常林表示，“我们每流一次片（流片指设计完整的芯片电路后，将其转换为物理芯片的过程），可能就要花几百万，如果仅靠单纯的科研经费，难以满足前沿研究，需要有大的产线设备来支持。另外要与产业界、投资界来对接，把业界需求反馈给我们。”

在国外，位于美国波士顿的光子芯片创业公司Lightelligence，成立6年，已经获得约3670万美元的投资，不包括最新在2020年获得的最新一轮未披露金额的融资。Lightelligence的投资者包括真格基金、百度创投、经纬中国、中金公司、和利资本等。另一家Luminous光子芯片公司于2019年4月种子轮就获得比尔盖茨等人900万美元投资。谷歌的风投部门花费一千五百多万美元投资Lightmatter光子芯片公司，其光子芯片在训练自然语言模型BERT时速度是英伟达A100的5倍，功耗只有A100的1/6，而A100正是用来训练ChatGPT的芯片。

中国首条光子芯片生产线已于2023年正式量产，由中国科学院上海微系统与信息技术研究所和中国电子科技集团公司等单位联合研发。这也是中国芯片研发自主化的缩影。据前瞻数据库报告，2023年1-9月中国集成电路累计进口量达到3559亿个，累计下降14.6%。