Whoscored中文官网 | 编译自 OPTICA, Formerly OSA
今年，欧盟和美国政府都采取了支持半导体业务的大行动。2月，欧盟公布了《欧洲芯片法案》，该法案将为大型芯片制造厂和芯片制造基础设施提供430亿欧元（429亿美元）的国家援助。7月，美国国会通过了巨无霸级的《CHIPS和科学法案》，该法案将为美国的芯片制造提供约520亿美元的补贴和税收减免，并为人工智能、机器人和量子计算等一系列科技领域的研究提供1700亿美元。
推动这些行动的原因是对近年来备受关注的半导体短缺的担忧，这种短缺在新冠疫情期间变得非常严重。但它们也源于西方政治，特别是与中国自己建立一个半导体强国的努力相关。这两个芯片法案对集成硅基光电子学和光子学研究意味着什么？我们与一些感兴趣的人交谈后，获得了一些初步印象。
可见的短缺
毫无疑问，集成硅基光电子学以及其他领域的研究人员和公司已经感受到了最近半导体短缺的压力。 与IMEC有联系的比利时根特大学的Optica研究员和教授Roel Baets指出，对于他和许多同事参与的 "所有更加面向系统的研究活动"--那些结合了光子学和电子学的研究活动--电子元件的交付延迟一直是一个很大的问题。Baets说，这似乎是 "人们在其职业生活中第一次遇到这种情况"。
虽然经常被称为 "供应链危机"，但芯片短缺实际上是一个 "生态系统问题"，
Michael Hochberg说。
迈克尔-霍克伯格（Michael Hochberg）是Optica研究员，也是美国Luminous Computing公司的总裁，该公司是一家初创的研发公司，致力于开发可扩展的、基于硅基光电子学的人工智能超级计算机，他也说 "零件供应危机使公司的工作更加复杂”。 Hochberg说，一些过去被认为是赠送的“小而传统的”零件、基材和其他组件，现在有 "不可预测的交货时间"。因此，"你的计划必须提前很多时间，而且调整的空间大大缩小"，他说，"这增加了复杂性和风险"。
这种复杂性延伸到了各种光子领域，在这些领域中，电子技术起到了关键的支持作用。Optica研究员Chris Monroe是美国杜克大学的教授，也是量子计算公司IonQ的联合创始人和首席科学家，他指出，控制和运行该公司计算机核心的量子系统需要 "非常复杂的电子器件"，而这受到器件供应的影响。他说，对公司研究和控制系统很重要的一个芯片系列，即FPGA芯片，在过去几年里 "特别难以获得"。
一个 "生态系统问题"
虽然它经常被轻描淡写地斥为 "供应链危机"，但Hochberg认为当前的半导体短缺有更深的根源。他说："这场危机是一个生态系统的问题“。他特别指出，对电子产品、汽车和其他依赖半导体芯片的消费品的需求急剧增加；与此同时，中国采取了大规模的行动，储备半导体供应和技术，以实现在该行业占主导地位的目标。
Hochberg说："这两件事共同创造了一个巨大的需求热潮"，对于 "半导体生态系统中的一切"，从半导体材料本身到包装能力到相关的精细化学品到设备和工具，以及到研发和工程人才，“国家资助的实体一直在进行疯狂的采购，购买他们能够得到的任何东西，用在半导体生态系统的上下游。" 据《金融时报》报道，中国正在投入约1.5万亿元人民币（2,100亿美元）的公共和私人资金，在中国建立半导体生态系统。不过迄今成效不大。"
用CHIPS法案提高赌注
从地缘政治的角度有助于解释美国国会在7月下旬通过的巨量的半导体援助法案的两党支持。该法案的 "CHIPS "部分--在一个特别曲折的缩写中，代表 "创造有益于生产半导体的激励措施"--将为在美国建立或扩大业务的全球芯片制造商提供520亿美元。然而，这笔钱是有一些附加条件的。特别是，接受美国资金的制造商在十年内不得在中国或其他一些 "关注国家 "进行高科技投资。
CHIPS资金的绝大部分可能会流向那些正在增加在美国投资的大型半导体公司（尽管一些中小型公司也可能受益）。尽管如此，Optica研究员Volker Sorger，美国乔治华盛顿大学的教授，以及光子应用集成电路公司Optelligence的联合创始人，认为该法案是一个令人兴奋的发展，部分原因是其两党的渊源。
"在这个问题上，各党派都有共识" ，Sorger说。他认为，除了资金及其用途的具体细节外，围绕该法案的热情可能会引发各种企业的活动，甚至影响到正在寻找职业选择的学生。 "我认为这项法案，热情和兴奋，将鼓励学生从事光子工程师或VLSI工程师的职业，从而为行业提供一个人力资源的管道"。虽然Sorger承认有些人将这一行为归结为反中国的报复，但他更乐观地认为这是一种健康的竞争。他说："这确实向中国和其他国家发出了一个信号，"如果你想在芯片领域玩，我们正在提高赌注。"
Hochberg对CHIPS法案的积极影响不太相信，他担心该法案会让美国政府扮演挑选赢家的角色。他说："政府官僚，即使他们的意图非常好，也不能替代市场力量"。他建议更好的方法是，例如，用政府的钱来匹配私人投资。他认为，这样的计划创造了 "一种市场力量能够决定资本去向的情况"。
除了这些考虑之外，还有一个原始数字的问题。"从宏观角度来看，这大约是小了一个数量级"，Hochberg说。他认为，"在建造一个晶圆厂需要数百亿美元的行业中，这样的原始数额是无法与中国的努力竞争的。“
技术上的一针强心剂？
在某些方面，CHIPS和科学法案的 "科学 "部分对于集成硅基光电子学 -- 以及其他广泛的光学应用领域，如人工智能、激光雷达和量子技术，看起来更令人感兴趣。除了为芯片制造提供企业福利外，该法案还拨款1700亿美元，用于各种以技术为重点的研究计划。 这包括建立区域 "技术中心 "和开发劳动力， 以及为美国国家标准和技术研究所、美国能源部和美国国家科学基金会（NSF）的新技术、创新和伙伴关系（TIP）局提供大笔的研究经费。
Monroe认为TIP局的启动和投资是一个特别重要的步骤。他说："CHIPS法案可能会开始向该局提供资金，有了这笔资金，该机构可能会在人工智能、机器学习和量子计算方面发挥更积极的作用“，Monroe认为甚至可能达到与私营公司合作的程度。
他指出："这是国家科学基金会（NSF）在历史上没有做过的事情，"他说。"他们资助蓝天科学，而他们在这个新的局里（TIP）有点转折。我认为这很好"。 Sorger补充说，新的国家科学基金会（NSF）的投资方向 "对我来说是一个非常强烈的信号"，而且是一个合适的信号，表明该机构和政府在帮助创新者跨越基础研究与商业应用之间的 "死亡之谷 "方面，做出了更大的承诺。
然而，集成硅基光电子学的使能技术的基础研究是否也能受益，将 "在很大程度上取决于法律如何实施“，Hochberg警告说。他说："我希望看到更多的资金用于集成硅基光电子学"。但目前事情还处于非常早期的阶段，"我确信各机构正在争先恐后地尝试，试图明白如何实施国会要求他们做的事情 ...... 我为他们感到难过。"
欧洲的芯片赌博
与此同时，在大西洋彼岸，欧盟在美国政府面前抢占了先机，于2月8日公布了自己的《欧洲芯片法案》。该法案旨在产生430亿欧元的公共和私人投资，主要用于尖端工厂和基础设施，以类似于美国的努力来加强其半导体竞争力 -- 并增强对外部影响的抵抗力。
"现在有相当多的人认识到，集成硅基光电子学是一种通用技术，可用于许多其他好东西。"
By Roel Baets
"这是一个政治决定"，Baets说，"把纳税人的钱投入到建立基础设施，加强供应链和减少依赖性，这并不意味着欧洲将永远是一个岛屿。但在一个全球经济中，也许依赖性已经变得有点太强了"。 他认为欧洲和美国的芯片法案都是对不平衡的全球局势的 "某种修正"。
Baets承认，与美国的立法一样，《欧洲芯片法案》的430亿欧元，从晶圆厂和代工厂的投资成本方面来看，"不是一个夸张的数字"。然而，他认为，"这是一个肯定会产生影响的数字"，部分原因是它可以帮助聚集在这一领域的私人投资的增加。
他说："称其为种子资金的措辞并不恰当。但我希望我们能看到一种鸡生蛋蛋生鸡的情况，即有更多的私人投资，也有更多的国家投资。有了来自不同方面的贡献，就会形成一种投资势头"。 Baets还指出，《欧洲芯片法案》的资金中"大约10%" 是"专门用于研发"的，这大概可以部分地帮助集成硅基光电子学等前沿技术的发展。
在瑞士巴塞尔举行的ECOC 2022会议上，Optica公司的首席技术官Jose Pozo组织了一次工作早餐会，讨论实施欧洲芯片法案的下一步。在这次会议上，活跃在大西洋两岸的150名领先的光子学高层管理人员向欧盟委员会的Colette Maloney提出了关键问题。
"很明显，一旦在2023年中期启动筹资呼吁，欧盟委员会将会修改其对半导体生产设施的定义，以包括光子学和量子计算"，Pozo说。"但是，随着下一代混合芯片的出现，欧委会和27个成员国都迫切需要对光子学公司的投入，以确保欧洲在2030年前有430亿欧元政策驱动的投资，能够最大限度地发挥其制造专长 ...... 我们知道其他世界性的问题已经对这笔资金造成了压力"。
"美国的CHIPS和科学法案 ...... 已经认识到光子学将在他们的制造业再次辉煌的工作中发挥重要作用"，Pozo 指出。"我希望美国和欧洲之间将有坦诚和建设性的互动，以避免重复的努力。光子学不分国界，Optica已经提出与它的大小企业成员一起帮助推动这一对话。我们必须正确对待这个问题"。
硅基光电子学的一个 "关键点"？
除了"欧洲芯片法案 "这个引人注目的价格标签外，Baets认为有理由对欧洲的硅基光电子学持相当乐观的态度。他特别提到了最近欧洲地平线关键数字技术联合项目（KDT JU）的提案召集，以帮助在欧洲建立硅基光电子学的工业制造能力。
虽然该提案的实际资金数量 -- 2000万欧元（将由另外4000万欧元的国家和实物捐助来匹配）-- "不是很大"，但Baets说这项努力是"相当令人兴奋的发展"，因为它代表了在硅基光电子学领域建立有意义的制造能力的"第一步"。他指出，"在欧洲，我们在硅基光电子学领域有优秀的半工业化的研发机构，如比利时的IMEC、法国的CEA-Leti、德国的IHP和芬兰的VTT。"但我们缺少工业化的扩展"。
对这种扩展的支持，如果出现并建立起来将是适时的，因为Baets认为硅基光电子学"确实处于一个关键点"。他注意到Yole Intelligence最近的一项研究表明，芯片级硅基光电子学市场的价值可能从2021年的1.52亿美元膨胀到2027年的9.72亿美元。据Yole称，这些收益不仅来自于该技术在高速通信收发器的已有基础上的扩张，而且还来自于人工智能加速、消费者医疗保健、激光雷达、传感等等其它应用领域。
通信市场显然将继续增长，Baets说。然而，"现在有一种相当的认识，即硅基光电子学是一种通用技术，可用于许多其他的好东西 ...... 它仍然是一种相对年轻的技术，与电子学相比，它仍然是小儿科。但有预测说，它将以每年30%至40%的速度增长"。
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