阿里巴巴達(dá)摩院發(fā)布的2022十大科技趨勢(shì)中，硅光芯片是其預(yù)測(cè)的趨勢(shì)之一

美國(guó)對(duì)中國(guó)芯片技術(shù)的一系列圍追堵截政策，正在反噬美本土芯片企業(yè)。據(jù)彭博社報(bào)道，拜登政府計(jì)劃對(duì)中國(guó)實(shí)施更廣泛的芯片技術(shù)限制，可能會(huì)對(duì)向中國(guó)出口人工智能芯片與芯片制造設(shè)備的企業(yè)設(shè)置更多條件，這使得美國(guó)的芯片企業(yè)備受壓力。

彭博社此前的報(bào)道稱，早在7月下旬，美國(guó)商務(wù)部給美國(guó)所有芯片生產(chǎn)設(shè)備制造商都發(fā)送了信函，要求它們必須獲得相關(guān)許可后才可以向中國(guó)出口14納米及以下芯片的生產(chǎn)設(shè)備，美國(guó)芯片設(shè)備供應(yīng)商泛林、科磊和應(yīng)用材料公司均公開表示收到了美國(guó)商務(wù)部的相關(guān)信函。

另?yè)?jù)路透社報(bào)道，美國(guó)商務(wù)部計(jì)劃基于早些時(shí)候向三家美國(guó)芯片生產(chǎn)設(shè)備公司下達(dá)的出口限制出臺(tái)新的規(guī)定，并打算把此前向英偉達(dá)和AMD下達(dá)的出口許可要求也編入新的規(guī)定中，即必須獲得許可才能向中國(guó)出口人工智能芯片?！都~約時(shí)報(bào)》報(bào)道稱，近幾年來(lái)，美國(guó)商務(wù)部以“避免民用變軍用”為由，擴(kuò)大了對(duì)華提供某些美國(guó)技術(shù)的限制。雖然涉及企業(yè)可以申請(qǐng)向特定客戶銷售受限產(chǎn)品的許可證，但大多數(shù)申請(qǐng)都被拒絕。

層層加碼的對(duì)華出口芯片限制，讓美國(guó)芯片公司“很受傷”。彭博社報(bào)道稱，此前，英偉達(dá)等美國(guó)本土芯片企業(yè)只是對(duì)不斷升級(jí)的局勢(shì)表達(dá)擔(dān)憂，而現(xiàn)在，這家“美國(guó)市值最高的半導(dǎo)體制造商”表示，對(duì)其A100和H100芯片向中國(guó)出口的限制可能導(dǎo)致該公司本季度損失達(dá)4億美元。據(jù)該公司發(fā)布的財(cái)報(bào)，其上一財(cái)年總營(yíng)收269.1億美元，在中國(guó)內(nèi)地和香港地區(qū)的營(yíng)收為71.1億美元，占比高達(dá)26.4%。當(dāng)?shù)貢r(shí)間9月1日，受對(duì)華出口限制消息影響，英偉達(dá)股價(jià)盤中一度重挫12%，最終收跌7.67%，市值蒸發(fā)288億美元。AMD當(dāng)日收盤也下跌約3%。

近日，工信部工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟公布最新“時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)(TSN)產(chǎn)業(yè)鏈名錄計(jì)劃”，其中東土科技剛剛發(fā)布的中國(guó)首顆自主設(shè)計(jì)的TSN芯片—KD6530，成為首款進(jìn)入該名錄的TSN芯片。這標(biāo)志著國(guó)產(chǎn)芯片正式進(jìn)入TSN商用領(lǐng)域，拉開國(guó)產(chǎn)TSN大規(guī)模商用應(yīng)用序幕，打破該領(lǐng)域長(zhǎng)期被歐美企業(yè)壟斷的格局。

時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)(TSN)是實(shí)現(xiàn)全球工業(yè)控制、汽車控制、飛機(jī)控制等工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議及標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)，是我國(guó)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的支撐網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。在工業(yè)領(lǐng)域，有很多對(duì)時(shí)間極其敏感的場(chǎng)景，有了TSN芯片，就能夠?qū)⒖刂浦噶畹膫魉瓦^(guò)程控制在微秒級(jí)別的時(shí)間精度內(nèi)。舉例來(lái)說(shuō)，自動(dòng)駕駛汽車的“傳感器”檢測(cè)到環(huán)境信息變化、作出決策、向車輛發(fā)出加速或剎車等指令，在這一過(guò)程中，一旦信號(hào)傳輸出現(xiàn)延遲卡頓，就有可能出現(xiàn)危險(xiǎn)。為了將控制指令信息“無(wú)延遲”地精準(zhǔn)傳輸，在每一輛自動(dòng)駕駛車的“大腦”部位，都會(huì)用到時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)芯片，而過(guò)去這種芯片全都來(lái)自國(guó)外。

隨著5G物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等新一代信息通信技術(shù)的發(fā)展，TSN具有的確定性和微秒級(jí)交互特性，引發(fā)無(wú)人駕駛、邊緣計(jì)算、虛擬現(xiàn)實(shí)等科幻技術(shù)變現(xiàn)實(shí)。同時(shí)借助TSN打破智慧與機(jī)器的邊界，將推動(dòng)傳統(tǒng)離散工業(yè)進(jìn)行數(shù)字化轉(zhuǎn)型和智能制造升級(jí)。根據(jù)全球市場(chǎng)研究公司最新報(bào)告，2026年全球TSN市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到10億美元，2030年到28億美元。

當(dāng)大洋彼岸的美國(guó)對(duì)中國(guó)芯片半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)一步步封鎖，通過(guò)不斷干預(yù)中國(guó)購(gòu)買光刻機(jī)、組建“芯片聯(lián)盟”阻礙中國(guó)發(fā)展先進(jìn)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)以來(lái)，中國(guó)就在為擺脫芯片受制于人的局面大力推動(dòng)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新。一批擁有國(guó)產(chǎn)自主研發(fā)能力的半導(dǎo)體企業(yè)主動(dòng)或被動(dòng)地走入了大眾視野。

創(chuàng)立于2020年，以存算一體AI大算力芯片技術(shù)作為突破口的億鑄科技便是其中之一，作為國(guó)內(nèi)首家研發(fā)基于ReRAM(RRAM)全數(shù)字存算一體AI大算力芯片的企業(yè)，在摩爾定律逼近物理極限的情況下，億鑄科技嘗試通過(guò)架構(gòu)創(chuàng)新突破馮·諾伊曼瓶頸，成為中國(guó)AI芯片創(chuàng)業(yè)大軍中的革新者，也為解決國(guó)內(nèi)AI算力尤其是大算力的困局提供了新的方向。

當(dāng)前在全球范圍內(nèi)，對(duì)存算一體的產(chǎn)業(yè)研究興起，海外巨頭諸如英特爾、三星、IBM、東芝、SK海力士等都在進(jìn)行相關(guān)領(lǐng)域的布局和產(chǎn)品研發(fā)。在億鑄科技首席技術(shù)官Debu看來(lái)，由于存儲(chǔ)器件以及配套工藝發(fā)展等原因，此前的存算一體芯片多基于Flash通過(guò)模擬計(jì)算的方式實(shí)現(xiàn)，后來(lái)出現(xiàn)了基于SRAM的存算一體技術(shù)。這些技術(shù)無(wú)疑為存算一體架構(gòu)和生態(tài)發(fā)展做出了很大的貢獻(xiàn)，他們不僅向業(yè)界證明了存算一體技術(shù)的可實(shí)現(xiàn)性以及價(jià)值，同時(shí)也為存算一體生態(tài)的建設(shè)做了很多基建工作。

“億鑄科技以全數(shù)字化的方式將ReRAM應(yīng)用于存算一體AI大算力芯片。”億鑄科技創(chuàng)始人、董事長(zhǎng)兼CEO熊大鵬表示，ReRAM這一新型憶阻器具有非易失性、面積小、密度高、成本低、功耗低、讀寫速度快等一系列優(yōu)點(diǎn)?！皟|鑄初代產(chǎn)品可以基于28納米工藝實(shí)現(xiàn)同等算力、10倍能效比，同時(shí)擁有更低的軟件生態(tài)兼容和建設(shè)成本，而且選擇的憶阻器未來(lái)有很大的成長(zhǎng)空間，這些都是支撐億鑄未來(lái)發(fā)展動(dòng)力以及確定性的重要因素?！?

隨著AI的場(chǎng)景變得越來(lái)越普及以及多元化，算法模型也變得越來(lái)越復(fù)雜，社會(huì)對(duì)算力的需求遠(yuǎn)超我們想象。根據(jù)《中國(guó)算力發(fā)展指數(shù)白皮書》，2020年，全球算力總規(guī)模達(dá)到429EFlops(每秒峰值速度，下同)，增速達(dá)到39%，據(jù)IDC預(yù)測(cè)，2025年全球物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)將超過(guò)400億臺(tái)，產(chǎn)生數(shù)據(jù)量接近80ZB，預(yù)估未來(lái)五年全球算力規(guī)模將以超過(guò)50%的速度增長(zhǎng)，到2025年整體規(guī)模將達(dá)到3300EFlops。其中，中國(guó)2021年的AI芯片市場(chǎng)規(guī)模超過(guò)400億元人民幣，其中AI推理計(jì)算占比超50%，預(yù)計(jì)未來(lái)5年復(fù)合年均增長(zhǎng)率超40%。

硅光技術(shù)是延續(xù)摩爾定律的發(fā)展方向之一。目前的半導(dǎo)體行業(yè)面臨著制程工藝的瓶頸，隨著先進(jìn)制程往3nm、2nm推進(jìn)，晶體管尺寸已逼近物理極限，國(guó)內(nèi)外半導(dǎo)體龍頭大廠紛紛尋找“出路”。目前來(lái)看，在通信領(lǐng)域，這條“出路”就是硅光技術(shù)。

COUPE則是臺(tái)積電推出的用于硅光芯片的先進(jìn)封裝技術(shù)。臺(tái)灣電子時(shí)報(bào)相關(guān)報(bào)道指出，臺(tái)積電憑借著COUPE技術(shù)的儲(chǔ)備，有望在硅光領(lǐng)域搶占先機(jī)。

而臺(tái)積電為何看好硅光賽道?從制造工藝上來(lái)看，光子芯片和電子芯片雖然在流程和復(fù)雜程度上相似，但光子芯片對(duì)結(jié)構(gòu)的要求較低，一般是百納米級(jí)。因此，光子芯片降低了對(duì)先進(jìn)工藝的依賴。

阿里巴巴達(dá)摩院發(fā)布的2022十大科技趨勢(shì)中，硅光芯片是其預(yù)測(cè)的趨勢(shì)之一。隨著云計(jì)算與人工智能的大爆發(fā)，硅光芯片迎來(lái)技術(shù)快速迭代與產(chǎn)業(yè)鏈高速發(fā)展。達(dá)摩院預(yù)計(jì)未來(lái)三年，硅光芯片將承載絕大部分大型數(shù)據(jù)中心內(nèi)的高速信息傳輸。

值得注意的是，除了臺(tái)積電與英偉達(dá)以外，英特爾在硅光技術(shù)方面也早有布局。資料顯示，英特爾研究硅光技術(shù)已有20多年。2019年4月，英特爾在Intel Interconnect Day 2019上展示了其基于硅光的400G光模塊。

據(jù)市調(diào)機(jī)構(gòu)Yole預(yù)估，硅光子模塊市場(chǎng)將從2018年的約4.55億美元，增長(zhǎng)到2024年的約40億美元，年復(fù)合成長(zhǎng)率達(dá)44.5%。

轉(zhuǎn)眼到國(guó)內(nèi)，工信部日前發(fā)布的《中國(guó)光電子器件產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展路線圖(2018—2022年)》指出，目前高速率光芯片國(guó)產(chǎn)化率僅3%左右，要求2022年中低端光電子芯片的國(guó)產(chǎn)化率超過(guò)60%，高端光電子芯片國(guó)產(chǎn)化率突破20%。