集成電路與晶片概述
晶片，也被稱為集成電路，是在極小空間內包含數十億電子元件的複雜電路。晶片廣泛應用於數據處理、存儲、控制、通信和感知等領域，成為計算機、手機、汽車等設備的核心組成部分。目前市場上存在數十萬種晶片，以滿足多樣化的需求。
中國科學院和瑞士洛桑聯邦理工學院的突破性研究
近期，中國科學院上海微系統與信息技術研究所（上海微系統所）與瑞士洛桑聯邦理工學院合作團隊在光子晶片領域取得了重要進展。他們研發出一種新型光子晶片，可實現批量製造，其研究成果發表在著名國際期刊《自然》上。
光子晶片的獨特之處
傳統晶片通過電子在電路中的運行實現功能，而光子晶片則利用光在集成光路中的傳輸來實現功能。光子晶片主要由發光器件和光波導組成。光波導利用光在不同介質間的全反射現象來引導光波傳播。
光子晶片的優勢
光子晶片相較於傳統晶片具有顯著優勢：
高速傳輸：光的傳播速度在自然界中最快，每秒可達299792.458公里（即0.0001407秒即可傳播一個馬拉松的距離），而電信號在電路中的傳輸速度僅為光速的三分之二到四分之三。光子晶片的高速傳輸能力使得其在數據交換中的效率遠超傳統晶片。
低能耗：傳統晶片在運算時會產生大量熱量，需要高能耗來進行散熱。而光子晶片在傳輸過程中消耗的能量較少，從而大幅減少了散熱的需求。微軟公司甚至將其數據中心建在海底以利用海水冷卻設備，這種方法雖然有效但成本高昂，而光子晶片則能從根本上解決高能耗問題。
光子晶片在實際應用中的前景
隨著人工智能和高速通信需求的不斷增長，傳統晶片的性能已難以滿足要求。光子晶片不僅能夠在伺服器之間實現快速數據交換，還可以在數據中心與外界進行高效通信，解決當前數據處理的瓶頸問題。
此外，光子晶片還能夠通過與傳統晶片的混合集成，作為計算單元之間的高速通信橋梁，提升集群運算效率，減少功耗。在未來，完全由光子晶片組成的計算系統有望徹底突破傳統微電子處理器的性能限制。
光子晶片的未來
自華人科學家、光纖之父高錕在1966年提出光纖用於長距離通信的理念以來，光纖經歷了二十餘年的發展，實現了商業化應用。同樣，光子晶片的實用化與商業化也必將成為信息技術領域的重要里程碑。光子晶片在功耗、速度和尺寸方面的優勢，使其在未來的信息技術發展中具有巨大潛力。
