大家是不是经常听到我国芯片技术要弯道超车了，碳基芯片、光子芯片、量子芯片等不断获得新突破，有的说的神乎其神。今天我想给大家泼泼冷水了。虽说这些芯片的研发有了重大突破，但实现产业化应用还有很长的路要走。下面，我就带大家客观的了解一下这几类芯片到底是什么？有什么优劣，以及应用前景。

我们知道，现在广泛应用于各类科技产品的芯片都是硅基芯片，就是以硅为材料做的半导体芯片，为了提升性能，工艺从14纳米到3纳米，集成度越来越高，想要生产先进的半导体芯片，那么就必须要有先进的EUV光刻机才行。而目前能生产EUV光刻机的只有荷兰阿斯麦公司一家。由于种种原因的限制，我们始终无法购得。虽然说国内也展开了对光刻机的研发，但是想要研发出EUV光刻机还是比较困难的！

另外，硅基芯片尺寸减小、量子效应影响就加剧，所以硅基芯片逐渐到达物理极限，基于硅基的电子行业将面临重大的发展瓶颈。在这种两难境地之下，我们也只好另辟蹊径，在研发碳基芯片、光子芯片、量子芯片等领域上下点功夫了。

所谓碳基芯片，就是以碳纳米管和石墨烯为代表的碳纳米材料为基础开发的芯片。因为石墨烯的结构非常稳定，芯片的运行速度要比硅晶体管快上5至10倍，功耗降低了十分之一，性能更是比硅材料要好得多。而且制造碳基芯片，使用我国现有的光刻机就可以实现。但碳基芯片所用碳纳米晶体管纯度要求很高，必须达到99.9999%才可以，连99.99%都不行，我国科学家愣是就这样造出来了，让全球半导体行业都为之震惊。但这也只是千里之行的第一步，碳基芯片，目前还仍是理论研究，也只能在实验室进行生产。我国研制的8英寸石墨烯晶圆，就是碳基芯片的技术前提。从晶圆制备到芯片完成，需要攻克的难题还很多，要走的路还很长，所以我们静等佳音便好。

所谓光子芯片，主要说的是硅光子芯片，就是将磷化铟的发光属性和硅的“光路由能力”整合到单一混合芯片中，当给磷化铟施加电压时，光进入硅片的波导，产生持续激光束，这种激光束可驱动其他的硅光子器件。以光代电，有三个明显优势。第一，光的带宽比电子大很多；第二，光比电不容易受到干扰；第三，光本身可以做部分计算。

相对于传统的硅基芯片，光子芯片改变了芯片的逻辑表达结构，从而大大提升了芯片的计算能力。即便只有微米制程的芯片，也可以做到算力远超1nm的传统芯片，快10倍甚至50倍。

我国自行研制的“100G硅光收发芯片”已经正式投产使用。该款商用化硅光芯片在一个不到30平方毫米的硅芯片上，集成了包括光发送、调制、接收等近60个有源和无源光元件，是目前国际上已报道的集成度最高的商用硅光子集成芯片之一。

我国科研团队还研发出一种算力更强的新型硅基光子芯片。将其应用于量子通信后，实现了速率达18.8千兆每秒Gbps迄今最快的实时量子随机数发生器。后续可以应用于量子保密通信的核心模块--随机数生成器。这样的话，中国科学家有可能破解美国人的加密通信，而美国人由于速度没我们快，就破解不了我们的加密通信了！

有小伙伴可能要问了，光子芯片能不能应用于我们的手机呢？这种可能性较小，而且没有必要，因为虽然性能很高，但芯片大小小不了，只有应用在特定领域才能发挥更大优势。

所谓量子芯片就是将量子线路集成在基片上，进而承载量子信息处理的功能。量子芯片的出现得益于量子计算机的发展。量子计算机要想实现商品化和产业升级，就需要走集成化的道路。所以“量子芯片”将是量子计算机的重要部件，是量子计算机的“大脑”，以便实现量子的逻辑运算和信息处理。目前最有前途的量子芯片分别是超导量子芯片、半导体量子芯片和离子阱量子芯片。

超导量子芯片电路设计难度随着量子位数增多而增大；而半导体量子芯片计算性能不如另两种，但完全基于传统半导体工艺，只要科学家能在实验室里实现样品芯片，其大规模工业生产理论上不存在问题；离子阱量子芯片计算性能优异，但体积庞大。并且量子芯片的工作环境也很苛刻，嘈杂的环境、温度都会影响其性能。量子芯片现在还处于理论研究的阶段，量子计算机虽然计算速度很快，但也只是在部分应用上超越传统计算，想要完全替代，不太现实。

这会大家了解清楚这几类芯片了吧，说要弯道超车，其实真的很难。一是时间问题，二是应用受限。这几类芯片基本都处在理论研究阶段，想要在几年内实现量产应用，攻克的难题还非常多。大家的爱国豪情可以理解，但也需要我们理智前行。同时，也希望我们这些先进科技始终能走在世界前列，通过科技人员的不懈努力，那一天迟早会到来。

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