上海企业突破光计算芯片技术瓶颈 以玻璃衬底开辟人工智能算力新路径

问题——在大模型等应用快速扩张背景下,推理计算需求攀升,算力增长长期依赖先进制程与高功耗堆叠,能耗、散热与成本压力同步上行。

业内判断,到2030年前后,推理环节或将成为计算总量的主要组成部分,如何在可控能耗下持续提升吞吐与部署效率,成为芯片与系统演进的核心命题。

原因——光计算被视为突破路径之一。

当前主流路线多依托硅光平台,优势在于与现有互补金属氧化物半导体工艺兼容度高,便于产业承接。

但在纯硅调制与规模扩展方面存在约束:阵列做大后,器件一致性、损耗控制与制造窗口收敛,迭代周期和工程难度显著上升。

同时,受光刻设备光罩尺寸等因素影响,芯片可设计面积存在“天花板”,在既定平台上继续扩容往往意味着更高的工艺复杂度和更严苛的良率挑战。

影响——上海光本位科技提出以玻璃替代硅作为衬底,配合相变材料等方案,意在同时解决“做大”和“做省”两道题:一是通过纳米压印等方式在保持精度的前提下突破曝光尺寸限制,提高可容纳的计算单元数量,从而推升单芯片算力;二是利用相变材料的非易失特性降低静态功耗,并依托玻璃在透光率、平整性、热稳定性以及较低非线性效应等方面的特征,降低波导传播损耗,使系统可选用更低功率光源,进一步压低总功耗。

企业披露,其已完成面向商用指标的光计算芯片流片验证,并在更大尺寸玻璃衬底上推进样品制备与工艺优化,目标是把光计算能力从芯片层面延展到系统层面,形成面向推理部署的性能与能效组合优势。

资本市场的连续投入亦显示产业端对该路线的关注度提升。

对策——从实验室概念走向可用产品,关键在“工艺—封装—应用”一体化推进。

一方面,需要在玻璃基波导、器件一致性、阵列规模化制备、材料可靠性等环节建立可重复、可量产的制造流程;另一方面,要打通上下游协同:上游与压印、材料、检测等企业联合优化工艺窗口,中游完善封装与互连方案,下游与整机、互联网平台、行业用户形成双向验证机制,让指标从“峰值参数”转化为“可持续交付能力”。

此外,标准与测试体系也应同步跟进,围绕能效、寿命、稳定性、热管理与系统兼容性形成可比可验的评价框架。

前景——值得关注的是,上海交通大学等科研力量近期在全光计算芯片方向亦有新进展。

产业与学术的同向发力,表明新型计算范式正从单点突破走向体系化探索。

短期看,光计算更可能在推理等特定场景率先规模化落地;中长期看,若材料体系、制造良率、封装互连与软件栈协同取得连续突破,全光计算系统有望在算力密度、能效与部署成本之间打开新的平衡区间,并对数据中心与边缘计算的形态演进产生深远影响。

从硅基到光基,从电计算到光计算,这场由材料创新引发的计算革命正在重新定义人工智能的发展边界。

玻璃光计算芯片的突破不仅是一项技术成果,更是我国在新一轮科技竞争中掌握核心技术的生动实践。

随着产学研协同创新的深入推进,中国有望在全球计算技术变革中扮演更加重要的角色,为数字经济发展注入新动能。

这场算力革命的深远影响,或将超越技术本身,成为推动经济社会高质量发展的关键力量。