随着人工智能浪潮席卷全球，计算能力和大规模存储容量的不断增强已成为国家基础设施和芯片公司面临的关键挑战。
近期，我国芯片团队在硅光芯片、新型大容量存储芯片等方面取得重大突破，推动我国人工智能、高性能计算领域进步。
近日，湖北九峰山实验室在硅光子集成领域取得里程碑式突破性进展。今年9月，实验室成功点亮集成到硅基芯片内部的激光光源，这也是该项技术在国内的首次成功实现，突破了芯片间大数据传输的物理瓶颈。
此项成果采用九峰山实验室自研异质集成技术，经过复杂工艺过程，在8寸SOI晶圆内部完成了磷化铟激光器的工艺集成。该技术被业内称为“芯片出光”，它使用传输性能更好的光信号替代电信号进行传输，是颠覆芯片间信号数据传输的重要手段，核心目的是解决当前芯间电信号已接近物理极限的问题。对数据中心、算力中心、CPU/GPU芯片、AI芯片等领域将起到革新性推动作用。
基于硅基光电子集成的片上光互连，被认为是在后摩尔时代突破集成电路技术发展所面临的功耗、带宽和延时等瓶颈的理想方案。而业界目前对硅光全集成平台的开发最难的挑战在于对硅光芯片的“心脏”，即能高效率发光的硅基片上光源的开发和集成上。该技术是我国光电子领域在国际上仅剩不多的空白环节。
“随着人工智能大模型的开发和应用、自动驾驶、远程医疗、低延时远程通讯等领域对算力的需求在不断增加。由于在单个芯片上增加晶体管密度这条路径越来越难，于是业界开辟出新思路，将多个芯粒封装在同一块基板上，以提升晶体管数量。”九峰山实验室相关负责人表示，在单个封装单元中芯粒越多，它们之间的互连就越多，数据传输距离也就越长，传统的电互连技术迫切需要演进升级。与电信号相比，光传输的速度更快、损耗更小、延迟更少，芯片间光互联技术被认为是推动下一代信息技术革命的关键技术。
此次，该实验室硅光工艺团队与合作伙伴协同攻关，经过近十年的追赶攻关，终成功点亮片内激光，实现“芯片出光”。
相较于传统的分立封装外置光源和FC微组装光源，该实验室片上光源技术能有效解决传统硅光芯片耦合效率不够高、对准调节时间长、对准精度不够好的工艺问题，突破了制作成本高、尺寸大、难以大规模集成等量产瓶颈。
而通过光电异质集成技术可实现芯片间、芯片内的光互连，将CMOS技术所具备的超大规模逻辑、超高精度制造的特性与光子技术超高速率、超低功耗的优势融合起来，把原本分离器件众多的光、电元件缩小集成到一个独立微芯片中，实现高集成度、低成本、高速光传输。光电异质集成技术可有效解决微电子芯片目前的技术瓶颈问题，也是目前信息产业实现超越摩尔技术路线月，九峰山实验室正式投入运营，聚焦于化合物半导体研发与创新。运行一年来，九峰山实验室实现了8寸中试线通线运行，首批晶圆（高精密光栅）成功下线，填补了国内高线密度、超高折射率、非周期性高精密光栅生产工艺空白。
全球首片8寸硅光薄膜铌酸锂光电集成晶圆也于今年3月成功下线，可实现超低损耗、超高带宽的高端光芯片规模制造，为目前全球综合性能最优的光电集成芯片。
成立一年半，九峰山实验室吸引了近30家半导体链条企业比邻而居，总估值超百亿元，培育半导体领域人才超3万人，一批先进半导体技术的破局者在武汉涌现。
近日，武汉光谷企业新存科技(武汉)有限责任公司(以下简称“新存科技”)宣布其自主研发的国产最大容量新型三维存储器芯片“NM101”面世，有望打破国际巨头在该领域的长期垄断。
新存科技总经理刘峻介绍，NM101 基于新型材料电阻变化原理，目前国内市场上同类产品容量仅为Mb级，“NM101”芯片容量直接提升到Gb级，目前已达64Gb，支持随机读写，且存储时读、写均比目前国内同类产品提速10倍以上，寿命还增加了5倍，使用“NM101”芯片制造的硬盘，存入一部10GB的高清电影仅需1秒。可搭配业界合作伙伴的控制芯片，应用于企业级或消费级高性能存储产品的开发。
据了解，该芯片采用创新的三维堆叠技术，基于新型材料电阻变化的原理，利用先进工艺制程，在单颗芯片上集成了百亿数量的非易失性存储器件，实现了存储架构上的重大突破。这一芯片做成的固态硬盘，可为数据中心、云计算厂商等提供大容量、高密度、高带宽、低延时的新型存储解决方案。
另据《湖北日报》报道，新存科技的 NM101 芯片属于相变存储器（PCM，Phase Change Memory），这点与英特尔、美光合作开发的 3D XPoint 相似。
华中科技大学集成电路学院院长缪向水表示，这一产品是新存科技与华中科技大学长期开展深度产学研合作结出的硕果。“NM101”芯片显著降低了我国对国外存储技术的依赖，加速了国产新型存储器产业化进程，可助力中国数字基建升级，为产业界合力打造数字产业集群添砖加瓦。
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