中国光子芯片领域的突破性进展

4 月 3 日，中国几家主要的实验室联合发布了“LightIN”，这是一种新型实验性光子计算机芯片。与传统芯片不同，光子芯片利用光来处理信息。由于光速快于电速、产生的热量极低，且能通过频谱的不同部分同时携带多个信号，这使得数据处理更加快速且高效。因此，光子芯片能够在消耗极小部分能量的情况下，以极高的速度移动和处理信息。

在研究发表后的几周内，中华人民共和国（PRC）的国家媒体就对“LightIN”进行了重点报道。一家政府网站宣称，这一突破“为数字经济发展注入强劲的‘光子动力’”。在这些宣传之外，“LightIN”项目提醒人们，中国实验室正转向构建通用光子计算平台，而非仅仅进行一次性的实验。此类突破可能会使美国的技术管控手段复杂化，因为它们依赖于现有政策尚未涵盖的技术。

绕过人工智能发展的瓶颈

光子芯片特别适用于两类任务：在数据中心的人工智能（AI）处理器之间输送海量数据，以及执行那些在传统芯片上最耗电的重复性数学运算。更重要的是，光子芯片无需最先进的工厂设备即可制造，因为其性能取决于光路设计的巧妙程度，而非在越来越小的空间内挤入更多的开关。因此，光子学为摩尔定律的失效提供了一个潜在解决方案。在过去 60 多年里，摩尔定律一直定义着处理能力的指数级增长。

自 2015 年以来，中国已将光子技术列为国家优先事项。“十四五”规划将其定为战略技术，指导科学技术部和国家自然科学基金委员会等机构向国家实验室拨款，并设立专门的研发计划。这使得中国能够进行长期的能力建设，而非追求即时的商业化。在芯片设计领域实现“跨越式发展”的可能性，驱动了北京在过去十年对光子学的战略痴迷。自 2022 年美国对先进芯片制造设备实施限制以来，这一进程有所加速，因为光子芯片提供了一种避开美国所施加瓶颈的途径——通过技术方案提供替代性的效率提升，从而消除对先进设备的需求。

该技术已获得行业顶层的支持。2025 年 6 月，华为创始人任正非接受了《人民日报》罕见的头版采访。任正非承认，中国在传统芯片方面“还是落后美国一代”，但他辩称，中国可以通过“用数学补物理、非摩尔补摩尔，用群计算补单芯片”来缩小差距。光子学是目前桌面上最具体的“非摩尔”赌注。华为通过一项果断举措强调了这一点：任命德国领先的光子学专家马丁·谢尔（Dr. Martin Schell）博士为其布拉格研究中心的研发负责人。在其他行业中出现的模式正在光子学领域重演。政府资金紧随其后：国家自然科学基金的路线图、国家重点研发计划，以及一个专门研究光子材料的新型国家重点实验室，都支撑着最近的这一轮推进。

实验室突破尚未转化为应用

中国在光子专利以及某些已发表的基准测试方面可能处于领先地位。一个早期的里程碑出现在 2024 年，中国首个专用光子芯片中试工厂在无锡落地：即集成光子芯片创新中心（CHIPX）。该机构由上海交通大学运营，并于 2025 年 6 月宣布已生产出中国首批六英寸光子芯片晶圆，并开始量产达到世界级速度的高速芯片。国家媒体将这一时刻定性为在高阶光学元件领域从“技术跟跑”向“产业领跑”的跨越。

其他大学也提供了额外的突破。清华大学的一个团队开发了两种光子芯片变体，称之为“太极”I 型和 II 型。太极 II 型可以仅利用光来训练人工智能（AI）模型，绕过了西方模型训练所使用的标准方法。中国媒体甚至声称，太极 II 型的能效大约是英伟达（Nvidia）旗舰芯片 H100 图形芯片的 1000 倍，这一点仍需进一步审视。最近，复旦大学的研究人员展示了一款光子芯片，声称其在 AI 集群内部处理数据的速度非常显著。与此同时，中国科学院（CAS）上海光学精密机械研究所（SIOM）的一个团队推出了“流星一号”（Meteor-1），宣传其为全球首款“超高并行”光学芯片，能够利用不同颜色的光同时进行计算。

这些突破使中国接近全球前沿，但实验室成果尚未转化为可行的产品。这些成果目前没有国内客户排队，且代工厂生产位次有限。相比之下，英伟达已宣布将于 2026 年开始出货光子网络交换机，其提供的带宽和数据吞吐量均高于复旦大学团队的芯片。该设备是与台积电（TSMC）共同开发的，并内置于已经训练了世界上大多数前沿 AI 模型的同一产品系列中，且很可能找到像长期合作伙伴微软（Microsoft）和 Meta 这样的云服务商买家。与此同时，三星（Samsung）也公布了在 2029 年前制造光子 AI 芯片的路线图。

结论

光子技术的发展可能会使华盛顿限制北京获得最先进芯片制造技术的战略复杂化。如果中国研究人员能从光子芯片中提取出与传统半导体相似的性能，那么美国的出口管制将失去大部分效力。未来的任何限制措施都必须针对一套截然不同的投入要素，例如特种晶体、激光器和设计软件，而这些领域目前尚未得到深入研究。

两年前，CHIPX 还只是一个愿景；如今，它已开始出货晶圆，且另外四家中国机构也取得了可靠的光子计算进展。十年的国家驱动努力已开始产生回报。北京在最关键的领域——全球运行中的 AI 数据中心内部——尚未追上英伟达或台积电，但仅仅通过控制光刻和 GPU 技术就能让中国永久落后的观点已不再板上钉钉。技术竞赛的下一阶段战场，与其说是纳米之争，不如说是光波波长之争。

原文：PRC’s Photonic Chip Push Signals Leapfrogging Moment - Jamestown