智能化通信應(yīng)用芯片技術(shù)專題導(dǎo)讀

專題策劃人 祝寧華

中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所研究員、國(guó)家“863”計(jì)劃信息領(lǐng)域微電子與光電子主題專家、國(guó)家自然科學(xué)基金委國(guó)際合作咨詢專家組成員、“十三五”國(guó)家重點(diǎn)專項(xiàng)“光電子與微電子器件及集成”專家組組長(zhǎng)；主要從事光電子器件研究工作，成功研發(fā)一系列高速激光器件與模塊；研究成果獲國(guó)家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)、光學(xué)工程學(xué)會(huì)科技一等獎(jiǎng)、中國(guó)通信學(xué)會(huì)科學(xué)技術(shù)一等獎(jiǎng)、中國(guó)科學(xué)院杰出科技成就獎(jiǎng)（個(gè)人）和光華工程科技獎(jiǎng)；發(fā)表SCI論文200余篇，出版專著3部，獲授權(quán)發(fā)明專利100余項(xiàng)（含美國(guó)專利4項(xiàng)）。

專題策劃人 李明

中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所研究員、所長(zhǎng)助理，《半導(dǎo)體學(xué)報(bào)》常務(wù)副主編，中國(guó)電子學(xué)會(huì)青年科學(xué)家俱樂(lè)部半導(dǎo)體科技專委會(huì)主任委員；2013年入選中國(guó)海外高層次引進(jìn)人才計(jì)劃，2015年獲國(guó)家自然科學(xué)基金優(yōu)秀青年基金，2019年獲國(guó)家自然科學(xué)基金杰出青年基金；研究方向?yàn)槲⒉ü庾悠骷凸庾幽M信號(hào)處理器件；發(fā)表SCI論文120余篇。

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，“大智移云”（大數(shù)據(jù)、智能化、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算）時(shí)代的來(lái)臨，無(wú)人駕駛與智能機(jī)器人的興起，以及空天地一體化信息整合步伐的加快，光電技術(shù)已經(jīng)覆蓋信息產(chǎn)生、獲取、傳輸、交換與處理等各個(gè)環(huán)節(jié)，并通過(guò)深度融合產(chǎn)生各種新的應(yīng)用領(lǐng)域，呈現(xiàn)“井噴式”的發(fā)展態(tài)勢(shì)。光通信系統(tǒng)是新一代信息技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)，其發(fā)展水平?jīng)Q定著新一代信息技術(shù)的演進(jìn)步伐。LightCounting數(shù)據(jù)顯示，近5年全球移動(dòng)數(shù)據(jù)量年增長(zhǎng)率為60%，但光電子器件的帶寬年增長(zhǎng)率僅約為10%。器件帶寬增長(zhǎng)與數(shù)據(jù)量增長(zhǎng)不匹配的矛盾愈來(lái)愈凸顯。面對(duì)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，急需研發(fā)高速率、大容量的新型光電子器件，以支撐光通信產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。同時(shí)，隨著無(wú)人駕駛、智慧城市等新應(yīng)用場(chǎng)景的涌現(xiàn)，急需發(fā)展智能化程度更高的光電子器件。

隨著人工智能技術(shù)蓬勃發(fā)展，智能化已成為近年來(lái)各行各業(yè)發(fā)展的一個(gè)趨勢(shì)。人工智能與光子學(xué)相結(jié)合成為光學(xué)與光電子領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。與電子技術(shù)比較，光子技術(shù)具有傳輸速率高、可并行、帶寬大以及功耗低等特點(diǎn)。智能化光子技術(shù)被認(rèn)為是突破大算力和高能效等發(fā)展瓶頸的關(guān)鍵技術(shù)之一。具有高維度并行計(jì)算內(nèi)稟性和超強(qiáng)計(jì)算能力的光計(jì)算技術(shù)有望成為未來(lái)大容量信息系統(tǒng)的核心。硅基光子集成在過(guò)去十多年內(nèi)得到了飛速發(fā)展。通過(guò)硅基光子集成將光場(chǎng)緊束縛在微納尺度的芯片結(jié)構(gòu)上，利用硅基光子在計(jì)算和傳輸時(shí)大帶寬、低功耗的優(yōu)勢(shì)，為實(shí)現(xiàn)芯片級(jí)光子神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)提供新的思路。半導(dǎo)體智能視覺(jué)系統(tǒng)芯片將光信號(hào)獲取與智能化處理相結(jié)合，具備實(shí)現(xiàn)或超越人類視覺(jué)系統(tǒng)功能的潛力，被廣泛應(yīng)用于各類智能化信息獲取應(yīng)用場(chǎng)景。最近，基于智能化算法的新型光纖激光器得到廣泛報(bào)道。將傳統(tǒng)光學(xué)與光電子技術(shù)同人工智能算法相結(jié)合以提升光學(xué)系統(tǒng)性能，是人工智能賦能傳統(tǒng)技術(shù)的典型代表。

本期專題就智能化通信應(yīng)用芯片技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)開展討論，論文來(lái)自該領(lǐng)域研究?jī)?yōu)勢(shì)單位的專家學(xué)者。這期論文凝聚了他們最新的研究成果和工作經(jīng)驗(yàn)，希望能給讀者提供有益的參考和啟示。

2020年4月21日