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浪潮伙伴丨人工智能爆发下,通信层面缺“芯”困境怎么破?交芯科全新光电混合芯片提供新解法

浪潮伙伴丨人工智能爆发下,通信层面缺“芯”困境怎么破?交芯科全新光电混合芯片提供新解法 浪潮资本
2024-11-11
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导读:AI爆发背景下,通信和算力同等重要。同时受制于国内先进制程“卡脖子”以及电芯片迭代瓶颈,如何提供高速通信解决方案至关重要。【交芯科】提出光电融合芯片解决方案,率先实现弯道超车。


通用型人工智能AGI的爆发带动了全球数据流量指数级的增长的同时,整个信息产业的重心迅速聚焦在两个核心问题上,算力和通信中新的基础设施


NVIDIA的市值代表了市场对算力发展的充分认同,算力的提升受益于制程工艺的迭代和AI的相互赋能,NVIDIA的数字AI为台积电的3纳米工艺提升了良率,从60%提升到90%,制程工艺的提升又促进了算力的升级,实现正反馈循环,算力层面展现出了蓬勃发展的前景。

与算力相伴而生的是另一个核心关键是通信,通信底层器件的性能成为了大规模组网算力中的核心制约因素,其中超大带宽的数据传输和转换是通信解决方案中的核心关键,这一部分硬件瓶颈的突破,意味着在多个应用方向上,都将会催生出更大的升级换代需求。

军用侧的雷达要为智能化的军事决策提供侦查、干扰、探测、通信一体化的海量数据传输;随着5G-A、6G以及低空经济的逐步发展,电信领域中的通信基站要为实现通信感知一体化分布式低空安防提供强有力的硬件支撑;数据中心中,机柜之间、机房之间的大带宽数据高速传输;消费电子的射频前端等等,各个场景正在形成新一代通信数据场景,催生大量下一代通信技术需求。



目前业界和科研领域主要有两条技术发展路径在寻求突破。




路线一是延续摩尔定律,继续进行硅基半导体集成的尺寸缩放,这是产业化比较成熟的路径,但国内想完全实现产业链自主可控还有难度。一方面国内与国外还有一定的差距,追赶起来受到重重限制,比较艰难,另外一方面,国际顶尖技术沿着这一路径发展也遇到了物理瓶颈,当尺寸缩减到1nm左右时,面临的量子隧穿效应,很难获得继续的突破,所以一些龙头企业已经逐渐在把重心转向先进封装来实现性能的持续突破。


第二条路线,全世界科研领域和产业领域起步和发展处于同一阶段的异质异构集成路线。这一路线的典型特点是将光引入的信息系统里面,来实现更大带宽更高速率的信息处理。

光子作为信号与信息的物理载体,在信号处理领域有着天然的优势

1)光信号具有多个可利用的物理维度,提供了丰富的信息加载自由度,包括幅度、相位、频率、偏振、角动量等,能够支撑灵活的信号处理配置;

2)光波的频段通常在百THz量级,使得射频尺度上的宽带信号相当于光波尺度下的窄带信号,大大提升了信号处理系统的带宽,结合波分复用技术(WDM)能够实现高度并行化的处理系统;

3)光信号对于电磁串扰不敏感,具有较强的抗电磁干扰能力,能够满足复杂电磁环境中的信号处理需求;

4)在光子的移动过程中,没有传统电路中“电阻”的概念,光信号的传输不会带来发热的问题,避免了能量的大量耗散,因此具有实现高能效信号处理系统的潜力;

5)光路一旦建立,光信号将以光速实现流水式的传输,处理系统将按照由光信号处理器件所构成的系统响应直接进行信号处理,能够实现超低的信号处理延迟,支撑实时化的处理应用。因此在光域上处理和接收宽带微波信号相当于将宽带微波信号转化为了窄带光信号进行接收和处理,避免了电子瓶颈类似的带宽限制。


而光电融合方案旨在将光子高速、宽带的优势和电子灵活、精细的特点相结合,能够为先进通信、雷达系统提供全新的物理手段,具备实现(变道超车)集成发展路线的物理基础。


以模数转换为例,基于光学模数转换进行微波信号接收的方法能实现毫米波射频波段宽带信号的直接接收,满足未来雷达、移动通信的高载频大带宽的需求。针对宽带信号输入,运用光电融合处理手段可以大幅降低对后端电学处理速率、带宽的需求,实现高效、实时的处理能力。在此内涵基础上,光电混合集成技术旨在提供光电融合小型化、实用化的根本保障。得益于光电融合后大幅降低的电学处理压力,光电混合集成无需先进电学制程即可满足系统能力需求,同时光波导的尺度在微米量级,仅需几十纳米的工艺精度即可实现大带宽光学处理结构。


  交芯科:


交芯科依托于两所国家重点实验室(微纳工程科学全国重点实验室、区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室)的“智能微波光波融合创新中心(iMLic)”发起,承接实验室成熟可落地的科技成果进行商业化落地。 



交芯科创始人、首席科学家为上海交通大学的“80后”博导、特聘教授,也被评选为国家杰青、国家优青。科研中曾作为上海市技术发明一等奖的第一完成人。CEO王鑫 是上海交大电子科学与工程专业博士, 带领交芯科完成0-1成果转化及商业化落地。

近年来,电子侦察、电子对抗、光纤通信、第五代移动通信(5G)等领域高速发展,工作频段和带宽都不断提升, ADC 的转换速率、模拟带宽处理能力、量化精度和抗干扰能力提出了更高的要求。电子 ADC 的采样速率每提高一倍,对应的量化精度就降低 1bit,并且在 10GS/s 采样速率情况下,理论上很难获得 6bits 的量化精度。因此,仅仅依靠传统电子 ADC 来实现毫米波甚至即将到来的 THz 波段所需的高速高精度模数转换是非常困难的,迫切需要其他技术的帮助。同时,以美国为代表的西方国家对高精度、高速度 ADC/DAC 进行出口限制,国内 ADC/DAC 技术国产替代需求迫切

作为国家级重点实验室,交芯科前期获得全体系超2.6亿科研经费支撑,实现“基础理论-关键技术-系统样机-芯片研制-行业应用”全链条自主化。其中在JKW一期课题1.2亿元经费支持下,实验室研制的新一代光模拟数字转换芯片(光AD芯片)实现了从射频到毫米波频段的超宽带信号直接采集,实现20GSPS采样率、40GHz带宽、6bits有效位数相关射频前端模组产品。目前,交芯科正在进行JKW二期课题,目前产品性能已经跑通,达到世界领先水平。

交芯科所提出的光模数转换技术是一种解决电子模数转换器的需求与性能之间的矛盾可靠技术方案,通过前端高速光采样结合后端电量化处理的方式实现高采样率、大带宽、高精度同时兼备的模数转换产品,是克服传统电子模数转换技术在采样速率、输入带宽、时钟抖动和比较器模糊等局限性的有效手段。


技术上交芯科具备高端光电处理的异质异构集成封测技术,基于该核心技术做了三个维度的创新:

1)集成化的光电子器件的设计能力,包括光源,调制器,探测器,放大器,无源波导等维纳尺度的器件;
2)基于集成化器件形成的系统化能力,如以光模数转换芯片为核心的模组,以及进一步集成能力构建的射频直采芯片和光计算芯片。
3)异质集成改造优化,基于硅基铌酸锂、掺饵铌酸锂等多种路径进行核心器件异质集成加工,成功降低刻蚀难度,大幅提升良率、加工效率(刻蚀速率),大幅减少片上损耗。



下游应用方面,交芯科的产品主要面向大型J用雷达、导弹制导、高端示波器、通感一体基站、5G/6G无线通信、数据中心、人工智能、高性能计算等领域应用市场。目前,公司已经获得多个顶级科研院所数千万元订单

交芯科在成立之初,便获得红杉种子基金、小苗朗程、交大菡源、东方创投等顶级投资机构种子轮融资目前,新一轮融资已启动,浪潮资本担任独家财务顾问。



#部分交易案例#
新制造:纬尔科技中科谱光海桓科技霞智科技磐际智储月泉仿生宸鲁科技智锂物联复亚智能纵行科技赛诺动力格创东智沐秦智能微至航空极光云能微埃智能奥腾能源炎凌嘉业茵塞普欧卡智舶元泰能材安声科技神源生智能尚飞航空上海大创鑫柔科技轻舟智航微传科技矩侨工业光年探索宇石空间

数字化:迅策科技数库恺望数据数字栩生上海劳勤百观科技弈人科技

新消费:高浪川娃子哆猫猫小熊驾到Menxlab漫仕溯华麦瑞克行云全球汇OH Credit爱动健身消闲果儿Stepin

浪潮资本是专注于科技和消费领域的新经济投行,秉承精品化团队服务理念,坚持研究驱动,聚焦垂直行业,为企业家提供包括私募股权融资、并购、产业战略整合在内的全生命周期资本市场服务。

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