硅基光电子芯片：换道超车的核心技术

2018年4月16日，美国商务部激活了对中兴通讯的拒绝令，禁止美国公司向中兴通讯销售任何零部件、商品、软件和技术，直到2025年3月13日。这一禁令立刻使中兴通讯业务陷入休克状态，甚至影响到“中国制造2025”的实现。众多网民及政府部门把这一纸禁令总结为禁售核心芯片。确实，如果没有核心芯片，其他的都没有太大的意义。

事件发生以来，许多网民，专家，以及政府部门都发表了意见，观点，和对策。本人作为一个在微电子，光电子，光通信领域摸爬滚打了近50年，目前仍然奋斗在研发工作第一线的芯片技术专家，见证了世界上许多国家，包括中国，在芯片领域的努力和成败。针对中国目前所面临的困局，通过几天的思考和总结，也提出如下几个观点和建议与大家分享。

1、什么是大家所关心的核心芯片

核心芯片是将高性能、低能耗的功能器件和系统通过大规模半导体集成的方式制作在单一衬底上而形成的系统级芯片。其特点是高性能、低能耗、大规模集成。因此，低性能和小规模集成的芯片都算不上核心芯片。我国目前能够制作的大部分都是这些非核心芯片。

核心芯片又分为微电子和光电子两种芯片。微电子核心芯片包括中央处理器，图形处理器，数字信号处理器，现场可编程门阵列，数模/模数转换器，放大器，驱动器，等等。光电子核心芯片则包括光电子收发器，开关路由器，光学相控阵，激光器阵列，探测器阵列，复用/解复用器，等等。

这里需要特别注意的是，经过50多年的研究与开发，微电子芯片的发展基本上接近尾声。而光电子芯片，特别是硅基光电子芯片，则是以“后摩尔时代的重要技术“、“颠覆性技术”的姿态，在近10年得到发达国家和地区的高度重视。

2、反思为什么持续投入仍然掌握不了核心技术

中国实际上在微电子芯片刚面世时就有介入，北京大学王阳元教授，中科院半导体所王守武研究员等都是当时的领军人物。在我的印象中，国家在微电子领域，至少有过4次大规模的投入：上世纪70年代的“大办电子工业”，90年代“908，909工程”，2008年启动的“核高基”国家科技重大专项，和2014年成立的“国家集成电路产业投资基金”。然而，中国不仅至今没能掌握核心芯片技术，就连普通一般性的芯片外购比例也越来越高。这是一个早就应该好好反思一下的奇特现象。

学术界和企业界有许多观点，比如投资不大，补贴不够，认识不足，外界封锁，等等。从我这个工作在一线的资深研发人员来看，关键的问题在于：1.芯片研制人才/项目没有受到重视， 2. 政策及方案制定者缺乏实践经验和国际视野，3. 没有一个尊重创新、可持续发展的产学研用体系。本人近50年的从业经历可以支持这些观点：

在70年“大办电子工业”的号召下，花了7年多的时间，没有花政府一分钱投资，创办了一个特殊半导体器件工厂，创造了地区经济的一个奇迹。工厂由6名创业者于70年白手起家，在一年的时间里制造出特种半导体器件BT31-BT35系列，7年内发展到60多人并开发出外延工艺，其利润和影响远超当地的重点企业轴承厂和氮肥厂。可惜由于没有得到重视和支持，加上核心成员离开，该厂最后还是关了门。

1996年，有机会回国调研了国内的微电子，光电子发展状况，并从1997至今，多次向政府有关部门建议加强微电子基础建设、建设光电子芯片研究中心、通过发展MEMS和硅基光电子来实现换道超车等。结果都是与相关领导见了一面，稍微推动一下，就被边缘化了。

有意思的是，2004年到2014年间，作为全职留学回国人才，连续11年参与或牵头立项/申请以“硅基光电子/微纳光电子集成”为主题的973项目，希望能铸就“中国光电芯”，却仅仅获得80万元人民币的预研支持。这种成功率也着实成为科研界的一个“美谈”。如果2004年就能有一个“硅基光电子”方面的973项目，中国对这一核心芯片技术的掌握程度就可想而知了。