C114讯 7月11日早间评论（水易）2018年的光通信行业，几乎每个月都发生着或大或小的并购，包括Lumentum收购Oclaro，II-VI收购Finisar等大型并购案。进入到2019年，行业内也一直延续着这样的并购状态，有英伟达70亿美元收购Mellanox，Lumentum将部分业务出售给上海剑桥，以及这几日，思科宣布以26亿美元收购硅光子企业Acacia。
这已经不是思科第一次并购硅光子企业。远到2012年，思科以271亿美元并购Lightwire，近到2018年12月，思科以66亿美元收购Lux tera。而这次并购也引发了业内的广泛关注，有业内人士指出，并购完成后，思科将颠覆整个光学传输市场，有了Acacia之后，思科将成为相干光互连联接组件的关键供应商。
客户变为竞争对手
作为思科的供应商，Acacia主要提供高速相干光互连产品，通过改进性能和容量以及降低相关成本，重塑云基础设施运营商、内容和通信服务提供商所依赖的通信网络。主要通过在基于硅的平台上实现光学互连技术。
当然，思科并不是Acacia唯一客户，根据Acacia公布的2018年财报显示，该年度Acacia的主要客户中兴通讯、Infinera（包括了Coriant）、ADVA和思科带来的收入，分别占其全年营收的20%、17%、15%和14%。
从客户结构上看，思科与Acacia的另外几家客户存在这一定的竞争关系。那么在这笔交易完成之后，Acacia是否会停止为这些客户供货呢？对此，Acacia公司总裁兼首席执行官Raj Shanmugaraj表示：“收购完成后，思科和Acacia将继续为现有的Acacia客户提供服务和支持。继续为他们提供业界领先的相干光学，数字信号处理/光子集成电路模块以及用于网络产品的数据中心的模块产品。”
不过，Raymond James（瑞杰金融）认为此举可能有助于抵消部分反对此笔交易的声音。“我们认为，中兴通讯和ADVA等Acacia的顶级客户可能会感到担忧。这笔交易表明，思科打算直接与光学系统领军企业华为、Ciena和诺基亚展开竞争。”分析师Simon Leopold表示。
诚然，Acacia承诺会继续为原有客户提供服务，但是会持续多长时间仍是一个疑问。在市场竞争的大环境下，几乎没有任何企业愿意牺牲自己的利益去给竞争对手供货。因而除了思科外的这几家核心客户，可能需要尽快的考虑更换供应商了。
硅光子大势不可违
如前文所述，此次是思科第三次并购硅光子公司，而且都是行业内领先的硅光子公司。思科在硅光领域的持续投入值得倾佩，也向业界展现出其在硅光领域的决心。硅光子技术自提出以来，以其低功耗、高速率、结构紧凑等突出优势，被认为将解决信息网络所面临的功耗、速率、体积等方面的瓶颈。
基于这些优势，除了一批传统的光芯片、光器件厂商都在提前布局之外，思科成为硅光子的积极践行者。其实，不仅仅是思科，包括他的竞争对手Juniper早在2016年就通过收购Aurrion入局硅光子领域，并在数月之前推出了基于硅光的可插拔光模块。另外华为、Ciena等厂商也通过并购或者内部自研等方式入局。众多领军企业的纷纷入局，也从侧面体现出了硅光子技术是大趋势。
在目前来看，大部分的硅光模块是应用于数据和电信网络中的数据中心互连，占比几乎超过90%以上。未来将是一个多云的时代，带宽势必将会迎来爆发式的增长。根据思科2018年视觉网络指数预测未来五年全球互联网流量将增加3倍，带宽需求巨大，势必将迎来新一轮的网络升级来应对这种需求增长。
思科公司副总裁兼总经理Bill Gartner曾在收购Luxtera时表示：“那些超大规模的互联网云服务提供商提过，为我们提供性能，提供可靠性，满足外形以及成本，如果你能够满足这些需求，你可以获得我们的业务。”这也说明了，未来满足数据中心互连的光模块需要向这一方向发展。而硅光子技术的低功耗、高速率、结构紧凑特点与这些需求完美契合。
警惕！国内厂商应积极跟进
仔细想来，如果思科与Acacia的并购案完成，意味着什么？前文提到，在这样一个竞争激烈的市场环境下，思科真的会让丧失独立性的Acacia继续为其竞争对手供货吗？我想大部分人士会持怀疑态度。
那么这次的并购案无疑会给Acacia最大的中国客户中兴通讯带来一定的冲击，极有可能需要更换供应商。而众所周知，思科收购了三家硅光子公司，其中两家是该领域的头部企业，市面上优质的硅光子企业越来越少，能符合更方面需求的供应商势必会越来越少。而且多数优质的硅光子企业基本都在海外，国内厂商急需破局。
不仅如此，在经受了去年的中兴禁令事件，以及今年华为被美国列入实体名单，无疑给国内的产业链敲响了警钟，需要国内厂商积极跟进相关硅光子产品，确保产品的安全供应。
其实华为在硅光子方面很早就有布局，包括2013年收购比利时硅光子公司Caliopa，以及在英国建立光芯片工厂等等。另外，作为国内龙头光模块企业，光迅 科技 研发的100G硅光芯片通过测试并投产。与此同时，国内领先的光纤厂商，亨通光电与英国的硅光子企业洛克利合作，并获得多项硅光芯片技术许可，目前100G光模块通过测试并投产，400G模块正在研发中。
当然，仅靠这几家企业的努力是不够的，需要更多的企业加入进来共同为完善产业链做贡献，从而实现供应链安全。与此同时，掌握硅光子的核心技术，要站在更高的角度去看待其价值，作为建设网络强国的重要一环，国家应该在政策层面予以扶持，并加大投入。
近期有媒体报道了我国国防 科技 大学研究团队，研发出一款用于模拟量子行走的可编程硅基光量子计算芯片。那么，是否我国已经在量子计算方面走在了世界前列呢？量子计算机还需要多久才能够制造出来呢？
实际上，关于中国科学家研制出量子计算机的消息一直不绝于耳。早在2017年，就有媒体报道过中科大潘建伟教授联合浙江大学团队，成功构建了首台光量子计算机。
2018年军事科学院的强晓刚博士（上图）团队，又研发出集成超过200个光量子器件，可实现特定领域计算的光量子计算机。
而前不久，潘建伟教授（上图）的团队又构建出76个光子的量子计算机 “九章” ，该技术甚至超过了谷歌，成功实现了量子霸权。
不过目前这些 所谓的“量子计算机”其实还不能叫做计算机，最多只能称之为量子模拟器 ，只能进行特定领域的计算，因为逻辑编程的问题还没解决。
所以下一步研究的重点就是量子门，也称作 量子逻辑门 。目前中美在量子计算领域其实是走的两条不同的道路。美国研究的是超导量子计算方案，中国研究的则是光量子计算方案。
光量子计算机使用光子来编码量子比特，通过对光子的量子 *** 控及测量实现量子计算。而量子门，是量子计算的基础，类似传统芯片里面的逻辑门。 只有实现了量子门的 *** 作，才能通过算法实现量子计算的逻辑编程。 而实现了逻辑编程，才能说它是一台真正的量子计算机。
2021年2月26日，强晓刚博士的团队在《science advances》发表了论文 《硅光子量子行走处理器上实现图论问题的量子算法求解》 ，介绍了他们研发出的一款用于模拟量子行走的可编程硅基光量子计算芯片。
所谓 “量子行走”（上图） ，是量子的一种随机特性，当量子受到叠加、纠缠、干涉等效应的影响，就会随机地向左、或者向右位移。
而研究人员通过对量子行走的控制，实现完全的可编程性。比如，研究人员借助该芯片，通过编程求解，在292个不同图像上实现了100个量子行走的时间步骤模拟（上图）。
而这种硅光子芯片， 采用CMOS兼容硅光子学方法制造 （上图）， 目前国内现有的技术就可以实现制造，理论上可以绕开光刻机的限制 ，因此潜力巨大。
不过目前对可编程光量子芯片的研究还处在非常初级的阶段，距离真正的实用和生产还有相当一段时间。我们相信中国科学家的实力，也许在芯片领域的弯道超车为时不远了！
单λ 100Gbps应用的单通道53 Gbaud PAM-4线性TIA
单λ 100Gbps EML发送器的单通道53 GBaud PAM-4 18Vpp单端线性驱动器
200Gbps和400Gbps并行光纤应用且具有PIN光电探测器的四通道53 GBaud PAM-4线性TIA
200Gbps和400Gbps多波长单光纤应用且具有APD光电探测器的四通道53 GBaud PAM-4线性TIA
单λ 100Gbps EML并行多波长发送器的四通道53 GBaud PAM-4 18Vpp单端线性驱动器
EML应用且集成有25V差分预驱动器和自适应均衡器的四通道28 GBaud PAM-4 (56Gbps)发送CDR
硅光子应用且集成有25V差分驱动器和自适应均衡器的四通道28 GBaud PAM-4 (56Gbps)发送CDR
集成有限幅放大器的四通道28 GBaud PAM-4 (56Gbps)接收模拟CDR（TIA的配套器件）。
碳基芯片来了，弯道超车！
光子芯片来了，弯道超车！
似乎苹果三星已经被按在地上摩擦，沦为了过去式的老爷车。
近日，有人提到，关于中国科研人员研发的光子芯片，如果能成功，那么将可以应用于华为。而相关人士透露，这主要是因为首个轨道角动量的波导光子芯片被其研发出来，进一步实现光子OAM（轨道角动量）能在波导中近乎无损的有效传输，且就此申请专利。
手机的芯片
一般情况下，芯片工艺的制作是从设计研发，到生产，再到封测三大阶段。后两者还需要用到我们常说的光刻机，这也是制作环节的硬核。它的工作原理类似相片曝光，利用具光线的曝光将掩膜版中的图形纹理给印在硅片上。
所以我们先了解下常见芯片，手机芯片（chip）都是硅材质，且大多采用单晶硅。晶圆（Wafer）就是半导体载体的硅晶片，在该晶圆体中每个小点的单体晶片则是裸片（Die）。
设计芯片时，需要使用EDA方式
即通过CAD软件采用EDA方式实现集成芯片的设计，而设计如果无法做好，则不能达到集成效果，只能算是强硬的拼接。
而手机厂在设计中，要将这一系列的芯片组合在一起，怎么说呢？由于为了不占据空间，采用的ARM（英国一家设计公司）精简指令设计模板，如果单一的芯片，性能非常差。因此要将每个芯片集成起来，但此项技术是大部分企业没有突破的，仅有苹果，ARM，高通，三星等为数不多的企业能做到。
这就是为什么苹果的集成芯片性能好出那么多，以及英特尔比AMD同nm级下，依然比ADM性能强大许多（AMD也是集成，但是没有英特尔做得更好）。其他的企业，一般都是把芯片黏贴在一起组装的，并非做到了集成。
集成芯片是由哪些芯片构成的呢？
一、CPU（即中央处理器），它会在手机或者电脑中进行计算，相当于核心大脑。
二、GPU（即图形处理器），用于显示图形工作处理，目前手机中大多为3D的GPU，间接的给CPU减负，也是除CPU外最核心的一块芯片了。
三、NPU（即神经网络芯片），主要负责视频，图像等多媒体数据处理。
四、MCU（即单片微型计算机，扩容芯片），将CPU的频率跟规格缩减，另一个作用是把运行内存等元件统一的整合在单一芯片中。
五、ASIC（即定制集成电路），将所有元器件集成在电路中，相当于我们常说的电路板，可根据客户设计单独定制。
六、DSP（即数字信号芯片），利用硬件乘法器，来达到对各种数字信号处理的计算工作。
七、FPGA（即半定制电路），是设计可调控，生产即固定的可编程器，弥补定制电路不足与编程器电路数缺陷。
八、SOC（即可定制芯片），属于系统级别，常见的有可用于视频电话等方面（但在国外，其功能远远不止于此），也可以包含CPU、GPU等等。因为具备复杂指令的IP核，加上定制化，导致功能非常多。这个产品的技术含量极高，很少有企业能做出来，目前我国的企业都倒在了这里。SOC芯片是未来手机最主要的发展方向，因为其运行能力远强于其他芯片。
九、BIOS（输入输出芯片），在启动后，对硬件检测与初始化功能。属于只读存储器，不供电情况下也可以保留数据。
十、CMOS（临时存储器），保留BIOS中的设置信息及系统时间，日期等，临时存储器，断电后数据丢失。
十一、DRAM（即动态随机存取存储器），短时间保留数据，需要定时刷新。
十二、NAND（即闪存），它的存储数据不易丢失，断电后依旧可以保留数据，提升了存储容量，一般保障重要数据。
十三、SRAM（即静态随机存取存储器），与DRAM相反，不刷新可保留数据，不过断电后依然数据丢失。
十四、ROM（只读存储器），断不断电都可以保留数据，虽然不是硬盘，但功能类似于电脑硬盘。
十五、IC（电源开关芯片），顾名思义按键开关后，该芯片带动电源。
十六、LED（发光芯片），手机信号灯一闪一闪的，有时候绿色有时候橙色，就是这个芯片在捣鬼，当然除此之外，还负责照明技术。
十七、CIS（传感器芯片），需要配合CIS传感器，两者联通点对点收发，如摄像头至CIS芯片的图像处理等。
十八、永久芯片（别名打印机芯片），因为属于垄断型芯片，所以很多人不知道，但类似于北斗，大多军用。寿命长，无差别工作。
十九、M芯片（视频监控芯片），在国内属于被垄断领域，由三大企业掌控，据说国外的该芯片性能更好一些，但一直无法进入市场。
二十、航天芯片，被垄断行业，倒是有一家民企，未来或许会国企改革。
二十一、北斗芯片，具备基带芯片，RF射频芯片及微处理器的芯片组，国内垄断企业。
二十二、载波芯片，电力网络收发器，具体参数不详，垄断行业。
当然芯片的种类有很多，还有物联网，AI（人工智能，甚至是互交功能），RFID（视频识别），雷达，网卡等芯片。手机的设计商们，需要把以上核心的芯片集成在一起，才能最大化性能。
光子芯片是什么原理？
单光子芯片由英特尔和美国加州大学共同研制，把原本具备发光属性的磷化铟，跟硅的光路融合至单个混合芯片里。于是在增加电压后，磷化铟的光，便会冲进硅体晶片中的波导，从而产生持续的激光束，最终由这种激光束来驱动手机芯片上的器件。
同样的原理在光纤中早已上演，不过其导体为玻璃或塑料。
我们的轨道角动量波导光子芯片，是将以上光在通过波导内以后，能够高效高保真地传输低阶OAM模式，传输效率约为60%。此外，三比特中那“高维量子比特（qutrit）”态，也比硅导体的双比特“量子比特（qubit）”态要好，该波导确实有可能对高维量子态拥有 *** 控和传输的能力。
光子芯片VS硅芯片
事实上，电流传播速度大约等光速，为3 10^8m/s。光子芯片速度比硅芯片提高50倍，功耗却只有其1%，确实能够极大压缩成本。
那么光子芯片是否可以实现
但是，根据目前的研究表明，仍然无法让OAM存在于芯片内部。这一方面是由于生产设备问题，另外一方面，则是 传输中，无法掌握具体数据。以及由于扭曲光本身是自旋波导，加上螺旋形波阵的反冲，导致最后没有找到合适的位置。
不过磷化铟会致癌，属于2A类呼吸级致癌物，当然主要原因还是技术层面的问题。曾经英特尔就表示，此项技术依然需要很久，至少不是目前（十年内）可以做到的，当然等可以研发出的那天，标志着硅光子芯片成本的压缩。
超车的方向很重要
常常有人说就算我们研发了5nm芯片或者光刻机，但是西方 科技 肯定更领先，绝对不能在一棵树上吊死，要弯道超车云云。
其实这是需要有一定的知识储备或者说基础才行，如果在条件未充足的情况下，那么就像一辆三轮车想以60码速度超过 汽车 ，在弯道上就会翻车，没什么可以继续老话长谈的。甚至在芯片领域，我们什么都没有，研发，生产，设备等等，这就更应该扎实基础。
哪怕要弯道超车，也选择我们较有优势的领域，超到全球一流或者顶级，这个可能性总比芯片来的高。不知道楼下的读者们，是怎么认为的呢？
硅光子学可以弥补摩尔定律的互连瓶颈
超声波探测器使用光机械硅光子技术将灵敏度提高100倍
随着互连成为日益严峻的系统瓶颈，一些研究人员，甚至像英特尔这样的大公司，都相信硅光子成为隧道尽头的光明。
一些分析家声称，随着3nm的到来，摩尔定律将急剧停顿。在大多数情况下，这种对话都围绕缩小器件中的量子效应问题进行。但是，另一个（可能更重要的）问题是互连，互连问题正日益成为系统瓶颈。
较少讨论的缩放趋势是互连的趋势。由 斯坦福大学提供
除摩尔定律外，对设备改进的综合需求以及传统互连方案的功能不断下降，这些都为硅光子学领域铺平了道路。尽管这个领域不一定是新的，但它正在吸引人们的注意。2020年12月，英特尔在其年度"实验室日"上讨论，该公司正在积极研究硅光子技术，"通过为未来的数据中心和光连接网络推进光和硅技术的集成，从而克服电I / O的限制。。"
在本文中，我们将讨论传统IC的挑战，对硅光子学的需求，并重点介绍科学家使用硅光子学来创建改进的超声传感器的最新研究。
互连瓶颈
目前，IC世界正在发生两种总体趋势：设备越来越小，芯片面积越来越大（由于集成度的提高）。这些趋势的结果是，互连（而不是器件）实际上正在成为IC设计中的最大瓶颈之一。
IC上的互连直接受它们的几何形状和彼此相邻的位置影响。
通常，互连被迫采用宽度和厚度减小的较小几何形状，而全局互连（如时钟线）也变得越来越长，以适应更大的芯片尺寸。
另外，集成度的提高正在创建更多彼此靠近的金属层。所有这些都导致互连阻抗大大增加，其中寄生电阻，电容和电感比晶体管本身更加突出。
互连正在成为IC设计的瓶颈。
这样，以数据移动能量的形式，互连是造成系统延迟和功耗的最大因素之一。
硅光子学：可能的解决方案
许多人认为，解决这些问题的方法是硅光子学。
硅光子学使用光进行通信。
到目前为止，该技术仅限于研究，但是有强烈的推动力，最终将其推向行业，以寻求诸如数据中心之类的速度快且耗电大的用例。
基于硅光子学的超声传感器
欧洲硅大学微电子中心（IMEC）的一组研究人员开发了一种基于硅光子的超声传感器，证明了硅光子的价值。
比利时和德国的研究人员已经开发出了一种集成在硅光子芯片上的高灵敏度光机械超声探测器。鲁汶大学微电子中心（IMEC）的Wouter Westerveld领导的研究小组表明，该设备的灵敏度比相同尺寸的最新压电探测器高100倍。他们的设计可以大大提高超声检测器在各种生物医学应用中的性能。
常规超声传感器使用依赖于特定超声频率下的机械共振的压电设备阵列。不幸的是，这些技术受到许多因素的限制。例如，压电体越小，其灵敏度就越低，从而阻碍了其被内置到大型阵列中的能力。
超声波传感器布局。
在他们的文章中，研究人员建议，使用"分筋"硅光子波导的一种新方法。该系统由放置在可移动膜片上的主要部分以及基板上的固定肋组成。两者放置在一个15纳米宽的间隙中，其中包含一个强电场。
当超声波使膜变形时，电场将极大地改变波导的折射率，这将改变固定肋的共振特性。研究人员能够使用可调激光器读取该波长，从而产生准确的信号。
光的力量
据说这项研究提出的超声波传感器的灵敏度是传统传感器的100倍，显示出硅光子可以提供的功率。随着摩尔定律的终结和互连的使用越来越困难，切换到硅光子学可能正是保持该领域发展的解决方案。
该研究发表在《 Nature Photonics 》上。
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