“追光者”沈亦晨：劍走偏鋒打造“中國光芯”

●文/默冉

本文主人公

2023年初，我國第一條“光子芯片”生產(chǎn)線將投入使用！比起傳統(tǒng)的電子芯片，“光芯”速度快1000倍，功耗卻是“電芯”的九萬分之一。22歲讀博士的“物理天才”沈亦晨，是推動這一項目發(fā)展的幕后功臣——他拒絕國外公司千萬年薪挽留，數(shù)年磨一劍，打造出了以光代電的“中國光芯”，將助力國家實現(xiàn)科技領(lǐng)域的“換道超車”！

興趣指路，22歲“書呆子”出國讀博

1989年，沈亦晨出生于浙江杭州，他的父親是一名電力工程師。從小耳濡目染，沈亦晨年幼時便對物理產(chǎn)生興趣。當(dāng)同齡的孩子還在看動畫片時，爸爸就鼓勵他對家里的廢舊電器拆了裝，裝了拆，就為了讓小亦晨認識里面的零部件，了解錄音機、冰箱的工作原理。

沈亦晨在父親潛移默化的影響下，特別喜歡看《有趣的科學(xué)實驗》，甚至?xí)窗职謺郎习S多電路圖的專業(yè)書?！皠傞_始也覺得晦澀難懂，爸爸就會告訴我一些入門知識，還帶我做各種物理小實驗?！鄙蛞喑空f，“然后我就對物理和科學(xué)知識，越來越有興趣了！”

在杭州外國語學(xué)校讀初一時，沈亦晨就鼓搗出了“電動小輪船”“自動澆花器”等小發(fā)明。初二時，沈亦晨代表學(xué)校參加物理知識答辯，為了取得好成績給母校爭光，他全力以赴！每天回到家完成作業(yè)以后，沈亦晨就開始復(fù)習(xí)物理知識，并把之前積累的“錯題本”拿出來，重點攻克那些他容易出錯的物理知識。

一天夜里，爸爸加班到12點多才回家，發(fā)現(xiàn)亦晨還趴在書桌上寫寫畫畫，此時媽媽早已經(jīng)入睡了。“趕緊睡覺吧兒子，明天還得上課！”面對父親的催促，沈亦晨展露出對物理廢寢忘食的熱愛：“您先睡吧，這道難題我馬上就能破解嘍！”每解開一道物理難題，完成一項新試驗，沈亦晨都會感到興奮不已。

努力在哪里，收獲就會在哪里。沈亦晨代表學(xué)校在物理競賽中獲得了二等獎。面對親友和同學(xué)們的一片祝賀，他卻皺眉搖頭說：“我還是不夠努力，否則可以取得更好的名次！”

這就是沈亦晨的青春姿態(tài)：一路昂揚向上，銳意進取，而不是沉浸在小小的成就中。比賽結(jié)束后，沈亦晨不斷“復(fù)盤”自己在賽場上的表現(xiàn)，一遍遍重新做題，還原當(dāng)時的科學(xué)實驗，力爭下次競賽時能穩(wěn)穩(wěn)奪冠。

沈亦晨品學(xué)兼優(yōu)，初中畢業(yè)時已經(jīng)提前預(yù)習(xí)完了高中物理課程，并開始在爸爸的輔導(dǎo)下，艱難地鉆研大學(xué)物理。沈亦晨不喜歡和同學(xué)們?nèi)歌，也不會打網(wǎng)游，甚至顯得不太合群……在同齡人看來，他在成長道路上失去了很多樂趣，簡直就是個“書呆子”。但世間哪有什么天才，沈亦晨不過是把別人娛樂的時間拿來學(xué)習(xí)物理，做他感興趣的科學(xué)實驗了。

沈亦晨考入新加坡南洋理工大學(xué)物理系，讀本科期間表現(xiàn)出眾，甚至連教授出的題哪里有Bug（漏洞），他都能一眼看出來。沈亦晨和教授亦師亦友，無話不談，令同學(xué)們羨慕不已。

很快，沈亦晨就以“跳級”方式，提前完成本科學(xué)業(yè)，考取美國霍普金斯大學(xué)的碩士。讀研期間，他接觸到許多超前的物理知識，大大開闊了視野，為日后成為光子學(xué)頂尖人物打牢了基礎(chǔ)。

2011年，年僅22歲的沈亦晨考入美國麻省理工學(xué)院，攻讀物理學(xué)博士。這時，他開始研究納米光子。這門學(xué)科的核心領(lǐng)域之一是利用光子代替電子，一旦成功了，沈亦晨就有望突破西方在電子芯片方面對我國的技術(shù)壟斷，打造出“中國光芯”。

回國組建“追光團隊”

在漫長的科研工作和學(xué)習(xí)中，沈亦晨的頭發(fā)變得越來越稀薄。他一天只睡五六個小時，吃飯的速度都比別人快很多，原因只有一個——中國的芯片發(fā)展還太落后，時不我待，沈亦晨的心里充滿了緊迫感！沈亦晨深知阻礙我國高新科技發(fā)展的攔路虎之一，就是芯片制造的自主權(quán)，他要為此而努力奮進。

讀博3年，沈亦晨廢寢忘食地做研究。2014年，剛滿25歲的他以第一作者身份，在國際頂尖雜志《科學(xué)》上發(fā)表名為《寬波段光學(xué)的角度選擇》的論文。這是沈亦晨第一次表明，他對光的傳播方向有了重大科研突破。沈亦晨這篇論文發(fā)表后，迅速震動學(xué)術(shù)界，因為光子芯片的計算速度和傳輸率遠超電子芯片，而功耗僅為“電芯”的九萬分之一。

截止到博士畢業(yè)前夕，沈亦晨發(fā)表了25篇頂級期刊論文，提交了10項技術(shù)專利。基于這些突破性研究成果，沈亦晨獲得了“追光者”等稱號。還沒正式畢業(yè)，他就收到了國外多家知名公司的邀請，為他開出數(shù)百萬美元的年薪。

沈亦晨選擇了歸國，投身于光子領(lǐng)域的科研工作?！半m然薪金待遇比國外差了很多，但我心里安穩(wěn)，并且充滿斗志！能把自己的興趣愛好變成事業(yè)，做好了可以報效祖國，我覺得是一種莫大的幸福！”

攻讀納米光子學(xué)的沈亦晨，對芯片行業(yè)有很深的認知。中國因為芯片技術(shù)被封鎖和限制，常年高價進口歐美的普通產(chǎn)品。至于生產(chǎn)超級芯片用的頂尖光刻機，我們花再多錢都買不來。

窘迫的行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，令沈亦晨陷入了沉思：我國的芯片業(yè)起步晚，技術(shù)較為落后。之前的高科技企業(yè)不愿花費大量資金，投入光刻機和芯片的科研事業(yè)，總覺得“造不如買”，結(jié)果漸漸被人家卡緊了芯片發(fā)展的脖子。雖然近幾年中國也在一路奮勇直追，但因高精尖人才不足，又缺乏先進的光刻機，“中國芯”在工藝和產(chǎn)能上，遠遠跟不上發(fā)達國家的步伐。

為了解決這個難題，沈亦晨歸國后進入一家芯片科研所工作，對同事們指出：“目前市面上以硅基芯片為主，它的生產(chǎn)離不開光刻機，但光刻機存在一個短板——物理的極限，它只能夠在納米這一制程內(nèi)進行縮減，等把芯片做到了1納米，幾乎就達到了終點。所以芯片的研發(fā)，需要在技術(shù)上進行革新了，比如把電子傳輸轉(zhuǎn)為光子！”

沈亦晨獨辟蹊徑的理論，令國內(nèi)的專家同事們感到振奮，連中科院也開始布局光子芯片的研發(fā)項目。但要想把理論變成現(xiàn)實，還需要大量的實踐和試錯，而沈亦晨的實驗工作并不順利。再加上國內(nèi)的光子學(xué)頂級人才不足，僅憑沈亦晨率隊搞“光芯片”科研攻關(guān)，不光很燒錢，而且耗時巨長。領(lǐng)導(dǎo)和同事都開始懷疑，他那篇論文的可行性，有人說，沈亦晨的想法太超前了……

由于和科研所同事意見不統(tǒng)一，沈亦晨于2016年離職，成立了一家專門研究光子芯片的技術(shù)公司——“曦智科技”，并擔(dān)任CEO。沈亦晨費盡周折請來一些他在海外的師兄弟，廣招人才，立志要打造中國光芯。

這位“天才博士”的愛國行動，感召了不少華人留學(xué)生，一些技術(shù)人才主動辭去他們在國外的高薪工作，回國與沈亦晨一起創(chuàng)業(yè)。

公司創(chuàng)立之初，沈亦晨舉步維艱。他手里不多的積蓄，很快就用于交寫字樓房租、水電費，以及支付員工們的薪水了?！氨M管有的同事知道我挺窮，表示可以先拖欠他們的工資，但大家也都要生活啊，不少人還得養(yǎng)家糊口，還房貸車貸，我不能光給同事們畫餅?！鄙蛞喑空f，經(jīng)濟拮據(jù)的時候他辦了一筆創(chuàng)業(yè)貸款，負債也要為員工們發(fā)工資。

在光子芯片的艱難研發(fā)期，沈亦晨經(jīng)常吃住在公司，因為這樣能節(jié)約上下班的時間。辦公室那張破沙發(fā)，就是這個博士CEO的“床”；他不舍得點外賣吃，經(jīng)常用泡面填肚子……

夜以繼日，助力中國實現(xiàn)“換道超車”

有一次，一名員工把手機忘在了公司，等吃過晚飯回去拿時，卻發(fā)現(xiàn)沈亦晨還在獨自加班。“大冬天，窗外下著雪，我們公司的暖氣又壞了。他不時從嘴里呵著熱氣，揉揉凍僵的雙手，繼續(xù)在研究臺前的燈光下思考和演算……”同事說，他一輩子都忘不掉那一幕，“他明明比我們都優(yōu)秀，卻比誰都拼，他沒有理由不成功！”

女朋友看到沈亦晨那么拼命，忍不住抱怨：“你這是何苦呢，放著幾百萬美金的高薪不拿，偏要跑回國受這樣的苦頭，而且前路未卜?！鄙蛞喑繀s目光篤定地搖搖頭，說：“當(dāng)你選擇為己為國奮斗時，你的未來一定是光明的！”

果然，艱難的日子并沒有延續(xù)太久，國家很快就給予沈亦晨公司一系列政策扶持。為了讓他的團隊擁有一個良好的科研創(chuàng)業(yè)環(huán)境，還請“曦智科技”入駐了上海高新區(qū)。

功夫不負有心人，沈亦晨不舍晝夜的努力，終于換來了重大回報。2018年，他率領(lǐng)團隊研發(fā)出了世界上第一款光子芯片的初始原型。這也驗證了沈亦晨開創(chuàng)性的想法——用光子代替電子來進行數(shù)據(jù)傳輸和運算，是完全可行的。

這項芯片技術(shù)的革新，引起了行業(yè)轟動，沈亦晨成立不過兩年的公司，也變得聲名鵲起。

國外財團看中了沈亦晨的科研成果，紛紛找上門來，愿意出數(shù)億美元購買沈亦晨的技術(shù)專利，或者搞聯(lián)合開發(fā)。他們還趾高氣揚地表示：“你們中國在芯片行業(yè)相對落后很多，離開我們的技術(shù)支持，這款產(chǎn)品不可能做完善！首先，缺乏頂尖光刻機的問題，你們怎么解決呢？”

沈亦晨果斷拒絕了伸到眼前的橄欖枝，無視對方不懷好意的威脅，平靜一笑說：“那就拭目以待吧！”

“曦智科技”獲得了百度領(lǐng)投的6000多萬元種子輪融資。與此同時，中資高科技企業(yè)被打壓。沈亦晨的內(nèi)心更為焦灼，他和團隊成員夜以繼日地努力，次年秋天，推出了第一款正式的光子芯片。雖然產(chǎn)品仍存在瑕疵，但比起之前樣品，技術(shù)上已經(jīng)成熟很多，穩(wěn)定性也越來越好。

2021年12月，在沈亦晨的帶領(lǐng)下，公司團隊發(fā)布高性能光子計算處理器PACE，成功向業(yè)界驗證了光子計算的優(yōu)越性。隨后，沈亦晨入選全球“35歲以下科技創(chuàng)新35人”。

由于光子芯片的結(jié)構(gòu)對工藝需求較低，沈亦晨的創(chuàng)舉有望讓中國擺脫對進口光刻機的依賴，并在芯片產(chǎn)業(yè)上實現(xiàn)最終的換道超車。中科院院士潘建偉表示：“光芯的誕生，不光能告別被人‘卡脖子’的發(fā)展窘境，也有希望讓我們主導(dǎo)未來的世界半導(dǎo)體領(lǐng)域！”

沈亦晨團隊一直在對光子芯片做簡化升級，立志把“中國光芯”打造得盡善盡美。并憑借核心算法等技術(shù)布局和積累，打造一套完整的光子計算生態(tài)，為大數(shù)據(jù)及高性能計算提供更快、更節(jié)能的芯片和算法。

隨著中科院、沈亦晨團隊不斷傳出喜報，光子芯片研發(fā)推向一個個新臺階，我國早已開始布局該產(chǎn)業(yè)。國內(nèi)第一條“多材料、跨尺寸”光子芯片生產(chǎn)線，即將在北京籌備完成，預(yù)計2023年投入使用。它可以滿足數(shù)據(jù)中心、激光雷達、微波光子等領(lǐng)域的需求，填補我國在光子芯片晶圓代工領(lǐng)域的空白。

作為國造“芯”的年輕追光者，沈亦晨將用自己的努力，讓成熟量產(chǎn)“中國光芯”的那一天早日到來！