智能化通信應用芯片技術專題導讀

專題策劃人 祝寧華

中國科學院半導體研究所研究員、國家“863”計劃信息領域微電子與光電子主題專家、國家自然科學基金委國際合作咨詢專家組成員、“十三五”國家重點專項“光電子與微電子器件及集成”專家組組長；主要從事光電子器件研究工作，成功研發一系列高速激光器件與模塊；研究成果獲國家技術發明二等獎、光學工程學會科技一等獎、中國通信學會科學技術一等獎、中國科學院杰出科技成就獎（個人）和光華工程科技獎；發表SCI論文200余篇，出版專著3部，獲授權發明專利100余項（含美國專利4項）。

專題策劃人 李明

中國科學院半導體研究所研究員、所長助理，《半導體學報》常務副主編，中國電子學會青年科學家俱樂部半導體科技專委會主任委員；2013年入選中國海外高層次引進人才計劃，2015年獲國家自然科學基金優秀青年基金，2019年獲國家自然科學基金杰出青年基金；研究方向為微波光子器件和光子模擬信號處理器件；發表SCI論文120余篇。

隨著網絡技術的飛速發展，“大智移云”（大數據、智能化、移動互聯網和云計算）時代的來臨，無人駕駛與智能機器人的興起，以及空天地一體化信息整合步伐的加快，光電技術已經覆蓋信息產生、獲取、傳輸、交換與處理等各個環節，并通過深度融合產生各種新的應用領域，呈現“井噴式”的發展態勢。光通信系統是新一代信息技術發展的基礎，其發展水平決定著新一代信息技術的演進步伐。LightCounting數據顯示，近5年全球移動數據量年增長率為60%，但光電子器件的帶寬年增長率僅約為10%。器件帶寬增長與數據量增長不匹配的矛盾愈來愈凸顯。面對未來發展趨勢，急需研發高速率、大容量的新型光電子器件，以支撐光通信產業的可持續發展。同時，隨著無人駕駛、智慧城市等新應用場景的涌現，急需發展智能化程度更高的光電子器件。

隨著人工智能技術蓬勃發展，智能化已成為近年來各行各業發展的一個趨勢。人工智能與光子學相結合成為光學與光電子領域的研究熱點。與電子技術比較，光子技術具有傳輸速率高、可并行、帶寬大以及功耗低等特點。智能化光子技術被認為是突破大算力和高能效等發展瓶頸的關鍵技術之一。具有高維度并行計算內稟性和超強計算能力的光計算技術有望成為未來大容量信息系統的核心。硅基光子集成在過去十多年內得到了飛速發展。通過硅基光子集成將光場緊束縛在微納尺度的芯片結構上，利用硅基光子在計算和傳輸時大帶寬、低功耗的優勢，為實現芯片級光子神經網絡提供新的思路。半導體智能視覺系統芯片將光信號獲取與智能化處理相結合，具備實現或超越人類視覺系統功能的潛力，被廣泛應用于各類智能化信息獲取應用場景。最近，基于智能化算法的新型光纖激光器得到廣泛報道。將傳統光學與光電子技術同人工智能算法相結合以提升光學系統性能，是人工智能賦能傳統技術的典型代表。

本期專題就智能化通信應用芯片技術的發展現狀和趨勢開展討論，論文來自該領域研究優勢單位的專家學者。這期論文凝聚了他們最新的研究成果和工作經驗，希望能給讀者提供有益的參考和啟示。

2020年4月21日