為了遏制中國科技發(fā)展，近年來美國越來越多地動用國家力量，通過各種“惡意限制”手段來維護其技術(shù)霸權(quán)的地位。比如，多次收緊半導體設(shè)備出口中國、頻繁擴大技術(shù)出口管制清單，以及禁止ASML向我國出售14nm及以下工藝的DUV光刻機，甚至還將魔抓伸向了華裔科學家。
然而，面對這些“卡脖子”技術(shù)問題，中國不僅沒有選擇屈服，反而走出了一條自己獨特的發(fā)展之路。這不，剛剛國內(nèi)自主芯片產(chǎn)業(yè)就傳來一個好消息：9月14日晚間，國際頂級學術(shù)期刊《自然》發(fā)表了一項最新研究，中國科學家首次得到了納米級光雕刻三維結(jié)構(gòu)，在下一代光電芯片制造領(lǐng)域取得了重大突破。
據(jù)悉，南京大學張勇、肖敏、祝世寧領(lǐng)銜的科研團隊，發(fā)明了一種新型“非互易飛秒激光極化鐵電疇”技術(shù)，將飛秒脈沖激光聚焦于材料“鈮酸鋰”的晶體內(nèi)部，通過控制激光移動的方向，在晶體內(nèi)部形成有效電場，實現(xiàn)三維結(jié)構(gòu)的直寫和擦除。
這一技術(shù)的難度在于，它突破了傳統(tǒng)飛秒激光的光衍射極限，把光雕刻鈮酸鋰三維結(jié)構(gòu)的尺寸，從傳統(tǒng)的1μm量級（相當于頭發(fā)絲的五十分之一）首次縮小到納米級，達到30nm，從而大大提高了加工精度。
該研究指出，這一重大發(fā)明未來或可開辟光電芯片制造新賽道，有望用于光電調(diào)制器、聲學濾波器、非易失鐵電存儲器等關(guān)鍵光電器件芯片制備，在5G/6G通訊、光計算、人工智能等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。
我們都知道，芯片作為當代科學技術(shù)發(fā)展的結(jié)晶，在軍事、民用等各大領(lǐng)域均發(fā)揮著不可替代的重要作用。然而，隨著集成電路的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的電子集成電路在帶寬與能耗等方面逐漸逼近極限，再加上DUV/EUV光刻機的出貨受到限制。因此，光電芯片作為全球半導體行業(yè)的一個重要細分賽道，則被業(yè)內(nèi)認為是“最有希望的繼任者”。
簡單來說，光電芯片是一種高度集成的元器件，其所集成的元件包括激光器、調(diào)制器、耦合器、分束器、波分復(fù)用器、探測器等，主要用來完成光電信號轉(zhuǎn)換的。
從原理上看，電子集成芯片采用電流信號來作為信息的載體，而光電芯片則采用頻率更高的光波來作為信息載體。相較于電子集成電路或電互聯(lián)技術(shù)，光子集成電路與光互連展現(xiàn)出了更低的傳輸損耗、更寬的傳輸帶寬、更小的時間延遲，以及更強的抗電磁干擾能力。
此外，光互聯(lián)還能通過使用多種復(fù)用方式（例如波分復(fù)用WDM、模分互用MDM等）來提高傳輸媒質(zhì)內(nèi)的通信容量。因此，建立在集成光路基礎(chǔ)上的片上光互聯(lián)被認為是一種極具潛力的技術(shù)，而光電芯片則可用以克服電子傳輸所帶來的瓶頸問題。
據(jù)悉，為了打破美芯的限制，華為早已將目光放在了光電芯片上，前兩年不僅斥資10億英鎊在英國劍橋園區(qū)建設(shè)了光電研發(fā)中心，還招攬了大批國外頂尖人才為其研發(fā)光電芯片。
此前，華為創(chuàng)始人任正非就曾表示，光電芯片是完全可以繞開美國技術(shù)封鎖的。換句話說，由于光電芯片的制造工藝不同于硅芯片，即使沒有EUV光刻機，只要我們能夠掌握這一技術(shù)，一樣可以量產(chǎn)7nm及以下的芯片！
▲資料圖
除了光電芯片領(lǐng)域，我國科學家在量子模擬前沿領(lǐng)域也有了新的突破。
根據(jù)《自然》當天發(fā)表的另一項研究顯示，南京大學繆峰合作團隊通過在“原子世界搭積木”的方式，把兩個石墨烯雙原子層，以旋轉(zhuǎn)180°+0.75°的特殊角度疊加，并施加一個垂直電場，研制出了一種全新的量子材料。同時，通過改變垂直電場，在國際物理學界首次觀測到了量子融化的“中間態(tài)”，并揭示了這一量子“中間態(tài)”的演化機制。
據(jù)悉，這一重大理論機制的創(chuàng)新成果，未來有望用于開發(fā)高密度集成、高度可調(diào)和易于讀取的固體量子模擬器。例如通過模擬生物神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、化學反應(yīng)系統(tǒng)等復(fù)雜體系的演化，用于類腦人工智能技術(shù)開發(fā)和新藥研發(fā)等。
雖然中國面臨著很多“卡脖子”技術(shù)問題，但目前已有不少行業(yè)通過各項舉措推動技術(shù)突破，正在逐步彌補各個需要“補短板”、“鍛長板”、“填空白”的關(guān)鍵細分領(lǐng)域。
相信在不久的將來，我國在集成電路、生物醫(yī)藥、人工智能等重點領(lǐng)域和關(guān)鍵環(huán)節(jié)都將出現(xiàn)各種突破——中國將會在各個關(guān)鍵核心技術(shù)上有自己的“話語權(quán)”！
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