中國“芯”挑(tiāo)戰(zhàn)量子時代 (2005-06-16)
發布時間:2007-12-04
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來源:競報
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腦電波的每一個微(wēi)小的變(biàn)化都被一(yī)一記(jì)錄;電腦CPU價格更(gèng)便(biàn)宜能耗更低(dī),性能卻在5倍10倍的增(zēng)長;效率極高的半導體快速光源一旦(dàn)普遍使用,全世界能耗(hào)將降低10%……這些都是(shì)不遠的將來量子芯片將(jiāng)顯示出的美好應用前景。
目前,在北京的一些重點實驗室(shì)裏(lǐ),與量子芯片相關(guān)的研究(jiū)正在進行。與早已瓜分完畢的傳統芯片市場相(xiàng)比,還處於群雄逐鹿(lù)時代的量(liàng)子芯片研發(fā)競爭中,蘊含著(zhe)後起國家搶占未來芯片市場的絕好機(jī)遇。 群“芯”閃耀難撼奔騰芯
在我國的一些實驗室中,還進行著為數(shù)眾多的中國(guó)芯項目。“龍芯”、“漢芯”、“鳳芯”、“方舟”、“眾誌”……組成了一支浩浩蕩蕩的中國“芯”軍。然而,中(zhōng)國國家納米科學中心首席科學家王肇中對這樣熱鬧的“中國芯”浪潮卻(què)並不樂觀,相反卻有著深深的憂慮。
王肇中說,我經常能夠在報道中看(kàn)到中國芯項目的介紹,報道中,某款中國(guó)設計芯片性能達到了英特爾公司奔(bēn)三芯片水平這樣的表述屢見不鮮(xiān)。但其實這種表述中就存在著當前中國芯片產業極大的認識誤區。他解(jiě)釋說,因為這種比較(jiào)沒有任何意義。在半導(dǎo)體工業中從來(lái)就是“winner wins all”(贏家(jiā)通吃),第二名就沒有市場(chǎng)。而沒(méi)有市場前景的芯片根本不能承擔起中國(guó)芯的重任。
王肇中表示,除了國防領域,中國(guó)在別國已經取得絕對優勢的(de)芯片領域再尋求突破是沒有意(yì)義的。作為法國國家(jiā)科研院光子與納米結構實驗室主任研(yán)究員,王肇中向記者介紹了法國的失敗教(jiāo)訓。他說,法國為了(le)建立本國獨立自(zì)主的電腦工業(yè),投(tóu)入巨(jù)大的資金和(hé)人力推動成立了BULL計算機公司。但BULL從成立開始就一直是一(yī)個賠錢公司,已經多(duō)次走到破產邊緣。中國芯片產業不能再步其後塵。 芯片向“量子”突圍
科學發展到今天,任何一個國家都不可能獨立發展和擁有(yǒu)所有的(de)科學技術(shù)。芯片產業的發展也是如此。目前(qián)美國牢牢把握著電腦通用芯片市場、日韓在存儲芯(xīn)片市場也占據了領先優(yōu)勢。近年來,歐洲著力(lì)發展汽車電子設備,也殺出了(le)一片天地。他們(men)的芯片發(fā)展方向(xiàng)都有一個共同的特點(diǎn),搶占市場。根據統計,以汽車電子設備(bèi)市場(chǎng)為(wéi)例,目前售價為1萬歐(ōu)元的汽車,就包含有一兩千歐元的電子設備,市場前景廣(guǎng)闊。
王肇(zhào)中(zhōng)認為,中國(guó)芯要突圍必須選擇那些(xiē)目(mù)前還不存在激烈(liè)競爭而市場(chǎng)前景看好的方向。他舉(jǔ)例說,光通(tōng)訊是未來信息高(gāo)速公路的最佳(jiā)選擇,構建光通訊平台需要大量的功能性元件。例如,集成光器件、光開關、光電轉換器件等等都潛在著巨大的市場需求。此外,快速光源、超導量子幹涉器件等等都還不存在市場霸主(zhǔ),也(yě)是(shì)中(zhōng)國芯可以突破的方向(xiàng)。 量子器件花落(luò)北京(jīng)
1納米等於10億分之1米,約相當3到5個原子緊密排列在一起(qǐ)的長度。當微電(diàn)子器件加工精度進入50納米以後,一些在(zài)宏觀尺度下(xià)可以(yǐ)忽略的效應將產生。電路速度會由於電子傳輸距離的縮(suō)小而極(jí)大提(tí)高、而能耗也會相應更低。利用產生這些微觀效(xiào)應原理生產的芯片就是量子芯(xīn)片。
很多傳統的芯片加工理論在這(zhè)些(xiē)新變化的影響下都必須修改甚至重建(jiàn)。
此時,量子芯片所顯露出來的廣(guǎng)闊應用前景讓人振奮。進入量子芯片時代的電腦芯片意味(wèi)著更低的能耗、更高的性能以及更便宜的(de)價(jià)格。王肇中介紹說,目前應用量子理論製造的一些尖端儀器已經在一些特種部門使用。例如,量(liàng)子幹涉器件可用於地磁測量、尋找礦藏、探測腦(nǎo)電波等。可用於替代傳統照明(míng)的量子光源(yuán)的開發同樣前(qián)景廣闊,有統計預測,一旦人類普及使用了量子光(guāng)源,全球能耗將降低10%。此外,未來信息高速公路的(de)不二平台光通(tōng)信網(wǎng)絡的建立也有(yǒu)賴於眾多(duō)功能性元件的發明。這些都是微電子器件進入量子時代所帶來的新機(jī)遇。
中科(kē)院物(wù)理所正在研究的固體太陽能電池中所使用的光電轉換功能器件就是(shì)目前國際量子級微電子器件研究的熱點。目前這套太陽能電池的光電(diàn)轉換率已經達到國際(jì)一流水平,穩步向實用階段邁進。而就在2005年6月,北京市大規模生產高效高亮度發光(guāng)二極(jí)管擴建項目,在北京光機電一(yī)體化基地開工建設(shè)。這種利用量子理論製造的半導(dǎo)體光源不僅能使電能轉化為(wéi)光能的效率提(tí)高到80%,而(ér)且壽命長達12萬小時以上,是普(pǔ)通白熾燈的50倍以上。