7月21日,上海发布关于下一个5年的战略性新兴产业和先导产业发展规划,仔细阅读,可以了解上海如何布局战略新兴产业及面向未来的先导产业。
特别引起笔者注意的是,在我们的文章中常常提及到的光子芯片及6G移动通信被确定为上海面向未来的先导产业。
先看看上海的总体思路。未来五年,上海将重点打造以集成电路、人工智能、生物医药三大产业为核心的“9+X”战略性新兴产业和先导产业发展体系。
其中,“9”个战略性新兴产业,包括上述三大核心产业,加上新能源汽车、高端装备、航空航天、信息通信、新材料、新兴数字产业等六大重点产业。
“X”是指一批面向未来的先导产业,包括光子芯片与器件、类脑智能、6G移动通信等先导产业。
上海的目标。到2025年,战略性新兴产业增加值占全市生产总值比重达到20%以上,增加值超过1万亿元,成为经济发展主引擎,基本形成具有全球影响力的集成电路、生物医药、人工智能上海高地。
本文主要说说光子芯片与器件、6G移动通信两个面向未来的先导产业。
一、光子芯片与器件
芯片作为现代科技“皇冠上的明珠”,受到各国格外重视!我国因为在芯片领域落后于人,受到别人“卡脖子”,这主要是电子芯片方面。
在电子芯片方面,我们如果沿着别人走过的28nm-14nm-7nm-5nm-2nm这条路走下去,即使经过努力,缩小了差距,很多专利/IP的壁垒很难绕过去,别人也可能不断找麻烦。
然而,在光子芯片领域,我国与欧美处于同一起跑线上,现在某些方面已经领先同行,如华为在全球首先做出并量产了800G光芯片。因此,我国大力发展光子芯片,是实现芯片自主可控,并赶超的有效路径!
尽管,现阶段光子芯片不可能替代电子芯片,但光子芯片拥有更高的计算速度、更低的功耗及时延,且不易受到温度、电磁场和噪声变化的影响。更重要的是,光子芯片不追求工艺尺寸的极限缩小,不受制造工艺的限制,有更多的性能提升空间。
光子芯片将在数据获取、传输、计算、存储和显示等方面逐步替代电子芯片,将会有光子芯片、光电集成芯片等多种形式。
上海将光子芯片与器件列为“面向未来的先导产业”之首,足见对光子芯片及器件的重视。
上海提出:重点突破硅光子、光通讯器件、光子芯片等新一代光子器件的研发与应用,在光子器件模块化技术、基于互补金属氧化物半导体(CMOS)的硅光子工艺、光通讯技术、光互连技术、芯片集成化技术、光电集成模块封装技术等方面的研究开展重点攻关。
上海的目标,未来五年,力争实现新一代光子器件在数据中心、超级计算机、汽车自动驾驶、家用机器人、电信设备以及国防装备等领域产业链的颠覆性革新。
我们看到上海的这个雄心还是蛮大的!那么,上海的底气来自哪里?
首先是上海的两家顶级高校,上海交通大学和复旦大学。上海交大的金贤敏团队,已经打通光子芯片从设计到流片的全流程,设计了就能做出来;金贤敏团队在三维光子芯片方面已经世界领先,2018年制作的三维光子芯片在规模和精度上至今无人超越;金贤敏团队的基于CMOS工艺高速可编程的光子芯片,根本技术即将完全突破。
金贤敏,上海交通大学长聘教授、博士生导师、区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室学术带头人、上海交大集成量子信息技术研究中心主任。
复旦大学下设光科学与工程系,有中科院院士1人,英国皇家工程院院士1人,有光学、光学工程两个博士点。复旦还有两个光子相关的教育部重点实验室,即上海超精密光学制造工程技术研究中心和微纳光子结构实验室。另外,复旦还有全国顶尖的微电子学院。
上海理工大学,今年5月20日,上海理工正式成立光子芯片研究院,由顾敏领衔。早在2019年,中国工程院外籍院士、澳大利亚科学院院士、澳大利亚技术科学与工程院院士顾敏,辞去皇家墨尔本理工大学副校长职务,全职加盟上海理工大学。顾敏团队致力于类脑全光学计算,为集成光电路和人工智能产业提供新一代全光芯片。
近期,顾敏院士领导的团队,创新性地利用双光子聚合飞秒激光加工技术,实现了大面积复振幅轨道角动量多路复用超表面全息技术,完美解决了纯相位依赖的通道信号串扰问题。项目中利用6mm²的光学芯片,约为指甲盖面积的1/16,记录下60帧三维全息图像,仅仅需要动态控制入射光束轨道角动量状态,即可实现30FPS的三维全息动态显示。
中科院上海光学精密机械研究所,也是我国从事光计算与光子芯片研究较早的国家级院所,实力强劲,成果累累。
光子芯片产业化方面,国内走在最前面的要算华为了。不过,华为的光子芯片研发主体在武汉,华为在武汉还自建了光子芯片生产线,已经量产。后续,随着华为海思总部部署至上海青浦研发中心,也有可能华为在上海再组建光子芯片研发团队。
二、6G移动通信
上海提出,重点突破新一代信道编码及调制技术、新一代天线与射频技术、太赫兹无线通信技术与系统、空天海地一体化通信技术、软件与开源网络关键技术、基于人工智能的无线通信技术、动态频谱共享技术等第六代通信(6G)关键技术。深度参与国家6G技术专项,研究部署一批科技攻关项目,积极参与6G标准化竞争,在芯片、测试设备、移动终端等领域保持先发优势。
这一块,基本就是为华为定制的,很可能就是华为的6G研发专家协助制定的。
我们知道,华为的无线研发主体在上海,3G/4G/5G都是从这里走向世界的。华为在上海的无线研发团队,打造了全球领先的5G移动通信技术,奠定了如今的移动通信全球格局。
在5G正式商用之前,华为就已经开始了6G的研发布局,已经取得了不少研究成果及专利。5G不会一下子升级到6G,华为在全球首先提出5.5G演进,目前正加大5.5G全栈解决方案的研发。
相信几年后,华为的5.5G解决方案及专利同样会全球领先,为下一步演进到6G打下坚实的基础。华为5.5G/6G核心研发团队同样在上海。
规划中,关于6G移动通信的这些技术方向,我们在近期华为上研对外发布的博士后研究课题中都有见过。
综上,经过下一个五年的布局、努力,上海在全球科技格局中的地位将明显提升!
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