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中国再获芯片突破:其实,光刻机并非唯一关键

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悦悦聊科技2020-11-29 12:26

众所周知,随着我们的社会正在快速进入数字化,芯片的作用越来越重要,无论是我们的工业生产还是日常生活,芯片已经不可或缺。

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但想必很多人其实并不是特别了解,芯片在如此众多的应用领域上,到底在扮演着一个什么样的角色,其实简单来说,芯片的作用就是进行计算,或者说提供算力。

而谈及到芯片,很多人便开始想到了光刻机,光刻机是芯片在制造过程中的一个关键设备,影响着芯片可以达到的制造工艺,对于现在的半导体芯片来说,制造工艺的提升,便可以使得同等面积下的芯片,集成更多的晶体管,进而带来更高的算力。

这也就是为什么芯片的制造工艺要越来越高,也为什么EUV光刻机越来越重要的原因,它们可以直接带来计算能力的提升,增加产品的使用效率。

然而虽然如此,我们也看到,即便芯片的制造工艺在以每两年的速度提升一代,但是对于芯片算力的提升其实是很有限的,以苹果的A系列芯片为例,采用5纳米工艺的A14,也只是比采用7纳米工艺的A13,在单核性能上提升了约20%,而且我们也不排除苹果对A14的芯片架构进行了优化。

再加上如今芯片制造工艺的提升变得越来越困难,例如就在如今的5纳米工艺节点,只有台积电和三星可以做到,在所需要的EUV光刻机上,则只有ASML一家可以提供。

所以我们就看到,当下的芯片产业其实已经遇到瓶颈,那么该如何解决呢?

这就要提及我们今天的主角,也就是量子计算。近日,根据媒体报道称,腾讯获得了一项“量子芯片、量子处理器及量子计算机”专利,主要涉及量子技术领域。

很明显,这是腾讯在量子芯片方面实现了突破。或许大家对于一项专利的价值理解并不深刻,但在量子领域却非比寻常。

根据之前专利分析机构Patinformatics的相关报告显示,在量子计算专利申请方面,中国有近200族的专利申请。

由此可见,在量子计算方面,每一个专利都显得弥足珍贵,这就看出了腾讯该量子芯片专利的含金量。

当然,腾讯并不是我们唯一在进行量子计算研究的企业,像中科院、百度等都是量子计算领域的头部玩家。

上面我们提到,芯片的本质是提供算力,而先进工艺和先进的光刻机,本质是确保芯片增加算力,但与量子计算相比,简直不是一个数量级。

与量子计算相比,当下的芯片被誉为经典计算,下面我们用两张图片来对比经典计算与量子计算之间的巨大差异。



上图表示经典计算,小白点要想走出迷宫,需要一次一次的去试探,如果一次试探错误,就必须回到原点,再找一条不同的路径去试探,直到找到为止。



而这张图片,则表示量子计算,可以看到量子计算并不需要像经典计算那样笨拙的一次次的循环试探,其效率有多高,相信大家就有了一个深刻的印象。

当然,量子计算的原理要复杂得多,这里只是为了更简单和直观的为大家做出展示,以便于理解。

英特尔曾经展示过一个具备49个量子比特的量子芯片,其表示算力相当于5000颗8代I7芯片的算力总和,所以我们就看到,量子计算在算力上,是经典计算完全无法比拟的。

或许这么看,大家对量子计算的算力还是感受不够强力,那么我们就拿可以说是最考验算力的RSA加密来举例。

要破解现在常用的一个RSA密码系统,用当前最大、最好的超级计算机需要花几十年时间,但是量子计算只需要几个小时。

所以量子计算在提升算力上,与经典计算的提升制造工艺相比,其差距有着数万乃至数十万倍的优势。

更为重要的是,量子计算将会改变现有经典计算的产业格局,就拿当下经典计算的芯片设计工具EDA来说,未来则将是QEDA的天下,或者说,在QEDA面前,大家都是处在同样一个起跑线上。

因此,量子计算对于我们来说,是一次实现弯道超车的机会。当然,量子计算现在依然处于初期阶段,即便像英特尔等已经做出所谓的量子芯片,但距离实际应用还是有比较长的路要走。

巧合的是,近日北京市经信局就发布了《北京市 “十四五”时期智慧城市发展行动纲要(公众征求意见稿)》,其中就提到,要超前布局量子通信等前沿技术,由此可见量子技术正在逐步进入主轨道。

目前我国在量子技术上,已经处于世界第一梯队,例如我国发射的墨子号,就是全球首颗量子科学实验卫星,被授予2018年度克利夫兰奖。

美国科学促进会纽科姆·克利夫兰奖设立于1923年,这是克利夫兰奖设立90余年来,中国科学家在本土完成的科研成果首次获得这一荣誉。

因此我们在量子技术上的前景是可期的,现在的我们,或许正在见证一个伟大时代的变革,下一个计算时代,我们将成为主角,对此大家怎么看呢?

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