沈亦晨，締造『中國光芯』

文王麗

沈亦晨

2023年上半年，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。沈亦晨是推動這一項目發(fā)展的幕后功臣。他拒絕美國公司千萬年薪的挽留，數(shù)年磨一劍，締造出了以光代電的“中國光芯”，不僅擺脫了歐美的光刻機和芯片技術(shù)壟斷，還將助力國家實現(xiàn)“彎道超車”。

22歲赴美讀博

1989年，沈亦晨出生于浙江杭州，父親是一名電力工程師。當(dāng)其他孩子在外面玩耍，沈亦晨卻在父親潛移默化的影響下，喜歡翻看《有趣的科學(xué)實驗》和包含了許多電路圖的專業(yè)書。“剛開始，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。”沈亦晨說，“然后我就對那些物理和科學(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”等發(fā)明，贏得了同學(xué)和老師們的一片贊賞。

初中畢業(yè)的時候，沈亦晨已經(jīng)提前預(yù)習(xí)完了高中物理課程，并在爸爸的輔導(dǎo)下艱難地攻克了大學(xué)物理。在同齡人看來，沈亦晨成長中失去了很多樂趣，簡直就是個小書呆子。因為他不喜歡和同學(xué)們一起去唱歌，也不會打網(wǎng)游，顯得不太合群……但世間哪有什么天才，沈亦晨不過是把別人娛樂的時間，拿來看各種物理書籍，做他感興趣的科學(xué)實驗了。

中學(xué)畢業(yè)后，沈亦晨以優(yōu)異成績考入新加坡南洋理工大學(xué)物理系。由于提前預(yù)習(xí)完了大學(xué)物理課，他在讀本科期間更是表現(xiàn)出眾，甚至連教授出的題哪里有漏洞都能一眼看出來。

很快，沈亦晨就以“跳級”的方式，提前完成了本科學(xué)業(yè)，并考取了美國約翰斯·霍普金斯大學(xué)的碩士。讀研期間，他又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)頂尖人才打牢了基礎(chǔ)。

2011年，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，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，打造出更牛的“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，沈亦晨心里充滿了緊迫感。

讀博3年，沈亦晨發(fā)憤忘食、夜以繼日，先后發(fā)表了多篇重量級科研論文。最引人矚目的是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)表了名為《寬波段光學(xué)的角度選擇》的論文，并迅速震動了學(xué)術(shù)界。因為光子芯片的計算速度和傳輸率，會是電子芯片的1000倍，而功耗僅為“電芯”的九萬分之一。基于此項突破性的研究成果，沈亦晨獲得了“追光者”“天才博士”等稱號。他還沒正式畢業(yè)，美國多家知名公司紛紛邀請他加盟，并為他開出了數(shù)百萬美元的年薪。

但沈亦晨沒有接受美國公司的高薪邀請，而是毅然學(xué)成歸國，投身于光子領(lǐng)域的科研工作。“雖然薪資待遇不如美國，但我心里安穩(wěn)，并且充滿了斗志。能把自己的興趣愛好變成事業(yè)，做好了還可以報效祖國，我覺得是一種莫大的幸福。”沈亦晨說。

攻讀納米光子學(xué)的沈亦晨，對芯片行業(yè)有很深的認(rèn)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。至于高端產(chǎn)品，以及生產(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，仍遠遠跟不上發(fā)達國家的步伐。

沈亦晨歸國后進入一家芯片科研所工作，他對同事們指出：“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，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)項目了。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，不光很燒錢，而且耗時巨長。有人說沈亦晨的想法太超前，畢竟當(dāng)時芯片的發(fā)展離1納米還很遙遠，我們還是應(yīng)該老老實實造硅基芯片。

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——上海曦智科技有限公司，并擔(dān)任CEO。他費盡周折請來一些在海外的師兄弟，并廣招人才，立志要打造“中國光芯”。

助力實現(xiàn)“彎道超車”

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。

歐美財團看中了他的科研成果，紛紛找上門來，愿意出上億美元買沈亦晨的技術(shù)專利，或者搞聯(lián)合開發(fā)，但沈亦晨果斷拒絕了他們伸出的橄欖枝。

2019年，上海曦智科技有限公司獲得了百度領(lǐng)投的6000余萬元種子輪融資。2020年秋，沈亦晨團隊正式推出了第一款光子芯片，雖然產(chǎn)品存在瑕疵，但比起一年前的樣品，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)布了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2021年度全球“35歲以下科技創(chuàng)新35人”。

近兩年，沈亦晨團隊一直在對光子芯片做簡化升級，立志要把“中國光芯”打造得盡善盡美。并憑借核心算法等技術(shù)的布局和積累，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。

而隨著中科院、沈亦晨團隊不斷傳出喜報，把光子芯片的研發(fā)推向一個個新臺階，我國也早已開始布局該產(chǎn)業(yè)。國內(nèi)第一條“多材料、跨尺寸”的光子芯片生產(chǎn)線，目前即將在北京籌備完成，預(yù)計2023年上半年投入使用。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。