量子光刻机有多厉害(“7nm的最强反击”实际上是巨婴在喝鸡血奶)

“7nm的最强反击”实际上是巨婴在喝鸡血奶

撰文：袁岚峰，编辑&排版：Shy

最近，矿机公司嘉楠耘智发布了全球首个7nm芯片成功量产的新闻。然后，国内媒体一致叫好，集体高潮，这种兴奋劲不亚于量产0.7nm芯片：

“自主研发技术已全面突破欧美技术封锁，中国制造走向世界前列！”“最强反击！我国宣布大消息，振奋人心！”“一个中兴倒下去，千千万万个中国芯片公司站起来！”

但是，真实情况是：嘉楠耘智的这款7nm量产芯片由台积电代工，嘉楠耘智只是完成了其中的设计环节。

媒体不加调研，没有考证，闭着双眼吹捧的例子，其实并不少见。这种行为就像一个巨婴，每天喝着鸡血味道的奶，为自己喝彩。当然，除了吹捧，科技黑也不少。

客观公正评价中国科技的文章很少。我们今天引用袁博士的文章，从历史的纵深及与世界老牌科技强国横向比较，对目前中国所处的世界科技产业竞争格*进行分析。硬核技术流文章，值得细品。

对中国科技实力的评价，一向是个热门话题。在美国对中兴禁运芯片之后，这个话题的热度更是达到了一个历史高峰。

许多人从中认识到了核心技术的重要性，认识到了不是所有东西都可以买到，认识到了自主创新是国家的根本。这些是正面的效应。

不过，也有不少错误的想法和做法还很流行，我们正好以此为契机澄清一下。

一种常见的错误是胡乱吹捧中国的实力，动不动就谁谁震惊，谁谁慌了。

一个典型的例子是中微半导体设备公司创始人尹志尧的遭遇。

隔三岔五就有文章这样报道他：“刚刚，这位中国老人，突然回国，美国人彻底慌了!”“中国再一次在核心领域突破技术‘无人区’，弯道超车，率先掌握5纳米半导体技术!”尹志尧称，这些夸大报道搞得他们很被动。中微不是制造芯片的，是为芯片厂提供设备的。他们多次要求把文章从网站撤下，但过一些时候，又改头换面登出来，实在令人头痛。

另一种常见的错误是反过来，把中国说得巨弱无比，认为所有讲中国成就的宣传都是假的。在这些人看来，中国前几年“吹牛吹大了”，“到了中美贸易战的这一天，我们才发现，一些吹得神乎其神的科技神话、工业神话，真的是神话”，“中国以为在某些方面已经超越美国，那是假象”。我们不妨把这类文章称为“神话体”。

那么，中国的科技进步是神话吗？答案当然是否定的。

许多人有一个误区，就是看到中国强的地方，就极度兴奋，而看到别的国家比中国强的地方，例如美国的芯片，就极度沮丧。

必须强调一下，这些反应都是错误的。世界是非常复杂的，科技是非常广阔的。

中国在很多领域做得不错，同时美国或其他国家也在很多领域强于中国，这两者之间并不矛盾。

我经常批评中国的不足，介绍其他国家的成果。但是一码归一码，中国实际取得的成果还是应该承认。如果你一定要数不出一个外国比中国强的地方，才能承认中国有成果，那你等于是把标准抬高到了一种荒诞的程度，好比在奥运会上，如果一个国家没有包揽全部金牌就一无是处似的。没有任何国家能达到这样的标准，也没有任何理性的决策是基于这样的标准做出的。

说得再大白话一点，好比现在有1000个科技领域，中国在100个领域领先，美国在800个领域领先，那么正常的反应是承认差距，继续努力。而许多人的反应，却或者是把中国领先的全部抹杀，或者是把美国领先的全部抹杀。

成都武侯祠有一副著名的对联：“能攻心则反侧自消，从古知兵非好战。不审势即宽严皆误，后来治蜀要深思。”

如果你问，对于中国的科技宣传，对于中兴事件的反应，应该是硬的好还是软的好，积极的好还是消极的好？那么回答是，这些都不是关键，关键是，不审势即宽严皆误，不实事求是就怎么都不好。

把中国吹上天的“震惊体”和把中国贬入地的“神话体”，看似针锋相对，其实在本质上是相通的，都是由于无知和懒惰，对世界做出一种最省力、最简单的解释。

省力的结果就是像哈哈镜一样，把现实照得面目全非。实际上，这些人的目的不是对世界获得深入的理解，而只是情绪的发泄。最滑稽的是，这两种文章还互相以对方的存在作为自己存在的理由，好像众人皆醉我独醒。

在不同的观点之间，真正的区别不在于是捧还是踩，而在于是否实事求是。

一个观点不会因为它是褒就自动正确，也不会因为它是贬就自动正确，只会因为实事求是而正确。只有在客观认识现实的基础上，才能根据现实而不是想象来决策。而为了客观认识现实，关键就是要提高科学素养，既要了解具体的科学知识，也要了解科学的思维方式。

目前的世界科技格*究竟是怎样呢？

1

传统的世界科技产业竞争分四类

第一类，是美国占据垄断地位的。

最典型的，就是芯片和操作系统这一硬一软两大产业。

第二类，是多国竞争，中国作为一个重要跟随者的。

第三类，是多国竞争，中国作为领先者的。

这样的领域还不是特别多，但是已经有了一些，例如通信、高铁、港口机械、民用无人机、数字安防。作为一个后发国家，这是中国的巨大成功。我们对于中国的信心，很大部分就来自这些成功的经验。

第四类，是双头格*，一般是中美两国远远高于其他国家。

典型的例子有两个，互联网和人工智能。这两个都是普遍被认为对于未来非常重要，最有想象空间的，值得我们仔细分析。

先来看互联网。请问，世界前十大互联网企业，来自哪些国家？

回答是，美国有6家，中国有4家。其他国家呢，——一家都没有。

为什么会这样？一个原理性的原因是，网络是边际收益递增的。

就是说，如果一个网络中现有的用户越多，那么一个新用户从网络当中得到的好处就越大。

英国、法国、德国、日本等等老牌的发达国家，都没有诞生世界级的互联网企业，它们似乎完全错过了网络时代，一个基本的原因就是，美国在发达国家当中是人口最多的，美国的网络企业长大得最快。

同样的道理，中国在所有国家当中是人口最多的，而且我们其他的产业也已经发展到了相当高的程度，能够给网络产业的发展提供一切技术条件，因此中国的网络发展也非常蓬勃。

现在中国的互联网企业不但是巩固了国内市场，而且在国外攻城略地，在很多方面是引领世界潮流的，成为了未来一个非常重要的基本趋势。

再来看人工智能。在这个方面，中国和美国的论文数和企业数都远远超过其他国家。深度学习（deeplearning）是人工智能近年来一个主要的研究领域，下面这个图是各个国家关于深度学习的论文数随时间的变化。在原理、算法层面的基础研究当中，还是美国占据主导地位。。

中美比其他国家高一个量级，而且中国增长最为迅速。

各国在深度学习领域的论文数

其实不止是人工智能这样的新兴领域，在所有自然科学的基础研究中，中国所占的比例都越来越大，整个世界的基础研究正在向双头格*演化。

下面这张图就是一个鲜明的例子，它用的指标叫做“自然指数”（NatureIndex），这是由世界顶级科学期刊《自然》提出的一个指标，用来衡量各个国家或者各个研究机构的基础研究的产出。

我们看到，自从有自然指数的统计以来，也就是2012年以来，美国就一直是第一，中国一直是第二，德国一直是第三。

你也许会问，这个图是到2016年，那么2017年的数据是什么样的呢？回答是：最近《自然》杂志修订了自然指数的计算方法，扩大了数据来源。按照新的计算方法，中国的自然指数在2017年又上升了13.3%，而美国下降了1.4%。

现在美国的自然指数大约是中国的2倍，中国也大约是德国的2倍。

如果我们问，第一集团包含哪些国家？

大家都会同意，第一集团只有一个国家，就是美国。

那么，第二集团包含哪些国家呢？这就是个有趣的问题了。

你可以说，中国和英国、法国、德国、日本一起，构成一个第二集团。

你也可以说，中国单独构成一个第二集团。

无论如何，中国的上升是一个最引人注目的大趋势。

2

第5类科技与中国科技的世界定位

好，让我们回到产业国际竞争格*的扫描。在前面说的那四类之外，其实还有第五类，就是由中国开创的。

这一类目前只有一个例子，就是量子保密通信。由于时间关系，我们不能在这里详细解释量子保密通信的原理，只能简略地说，它是人类已知的最安全的保密传输方法。

2016年8月16日，中国发射了世界上第一颗量子科学实验卫星“墨子号”。

一年以后，墨子号成功完成了预定的三大科学实验任务，包括卫星和地面站之间的量子保密通信。2017年9月，中国开通了世界上第一条量子保密通信的干线“京沪干线”，在从北京到上海2000公里的距离上向金融等部门的客户开始提供服务。

这些成果标志着，中国率先把量子保密通信从实验室推进到了接近产业化的阶段。这是近代以来第一次由中国创造一个新的产业，是具有里程碑式意义的。

中国既然可以开创一个产业，当然也就可以开创第二个、第三个新的产业。

我们不但要在已有的跑道上争夺第一，还要开创新的跑道！

好，在做完这一通扫描之后，我们观察到什么样的图景呢？

中美两国有一个共同的特点，就是参与竞争的领域特别多，在绝大多数的领域当中都在力争上游。

好比有人参加奥运会，参与了一大堆的项目，跑步、游泳、射箭、举重、乒乓球、自行车全都来。先不论他在每一个项目得到第几名，单凭能够参与这么多项目，他就已经是一个了不起的运动健将了。

实际上，外界越来越多地把中国和美国看作当今世界的两个超级大国，这就是原因之一。在绝大多数领域都有能力参与，是中美作为超级大国的特色，是跟英国、法国、德国、日本、俄罗斯、印度、韩国等等最大的区别。

说了这么多，也许有些朋友仍然在担心，美国在芯片上卡我们脖子。这个问题当然需要认真面对，不过我要指出一点：你现在在担心的是这个问题，就已经是一个巨大的进步了。让我们把视线转向历史的纵深，给中国在时间轴上做一个定位，你就能明白我这话是什么意思。

3

从历史纵深理性看待中国科技成果

回想一下，40年前刚刚改革开放的时候，中国是一个什么状况呢？

当时外国舆论的一个非常常见的评论是：中国提出了规模宏大的现代化计划，真是可喜可贺，不过这个花费要以万亿美元计，大家都不知道如何筹集到如此巨量的资金，——这得卖多少石油、煤炭、木材啊？

你看，在那时的人看起来，中国要赚钱只能靠卖原材料，这是不证自明的！

当时我们自己的宣传，也经常是这个调调。

著名的相声艺术家马三立有一个相声，叫做《西江月》，用填词的形式歌颂d的十二大召开，里面就有这样几句：“中国地大物博，资源丰富无穷。在哪儿开采都现成，足够万年使用。油田煤矿普遍，森林树木山峰。金银锡铁钨锰铜，自己就往外拱。”

事实上，当时我们提出过要建“十个大庆”，希望通过卖石油来筹集资金。

但是这个愿望没有实现，因为我们的油田并没有相声里说的那么“普遍”，跟沙特真是没法比！

现在大家可以想一想，有多久没有听到“地大物博”这个说法了？

我们不讲“地大物博”了，是因为这是个弱势的宣传方式，就像“主要看气质”，人家一听就知道你拿不出其他高大上的优点了，只能讲这种没有技术含量的。

那么，实际的历史轨迹是什么样的呢？

是中国筹集到了巨量的资金，成功地支撑了现代化建设，但是并不是来自出口原材料。那时没有人能想到，中国变成了一个出口工业品的国家！更没有人能想到，中国变成了工业产值世界最高的国家！

在我小的时候，**课本上经常说，发达国家用工业品交换发展中国家的原材料，是一种不等价交换，是一种剥削。

当时看着真是挺义正辞严的。大家有没有注意过，这种说法是什么时候从**课本上消失的？消失的原因显然是，我们就在用工业品交换其他国家的原材料！包括很多发达国家的原材料！而且我们成了世界上出口工业品最多的国家！

好吧，我们再也不提所谓不等价交换了，宣传基调变成了“和谐世界”、“人类命运共同体”，这可真是……令人欣慰啊。

在改革开放之初，虽然全国人民喜迎所谓“科学的春天”，热情传诵陈景润和科大少年班的事迹，但是以现在的标准看来，当时中国人民对于科技的理解是比较肤浅的。

其实应该说，那是相~当~的~肤浅。肤浅的一个典型的表现，就是不清楚自己的定位。

例如1977年，邓小平邀请30位科技界的代表在人民大会堂召开座谈会，我国半导体学界的灵魂人物王守武说：“全国共有600多家半导体生产工厂，它们一年生产的集成电路总量，只等于日本一家大型工厂月产量的十分之一。”邓小平跟王守武说：“你们一定要把大规模集成电路搞上去。”

好，然后邓小平提出了一个时间期限。大家来猜一猜，他说的是多长？

邓小平说的是：“你们一定要把大规模集成电路搞上去，一年行吗？”

回忆这样的有些滑稽又有些悲伤的往事，不是为了嘲笑任何人，只是为了让我们记住，我们当年曾经落后到什么程度，更加珍惜前辈们的筚路蓝缕，现在做出更大的努力。

实际上，当时我们连吃饭问题都还没有解决。新闻整天在那儿报粮食产量增长了多少，人均粮食达到了多少，作为振奋人心的喜报。

在九十年代之前出生的朋友们可能还记得，以前我们有一样宝物，叫做“粮票”！那时买粮食不是有钱就能买，而是必须要有粮票，少年朋友们听着有没有感觉不可思议？不止是粮票，还有肉票、布票、油票等等。这些票证，就是短缺的典型表现。

1992年，我14岁到科大上学的时候，录取通知书上说，报到要带500斤粮票。而且必须是全国粮票，省级的粮票不行哦。到了第二年，1993年，中国废除了粮票，我带的这500斤全国粮票终于成了纪念品。你看，仅仅是25年前，我们才解决了粮食供应问题，不再担心吃不饱饭了！

时光如流水，到了二十一世纪初，中国经济的爆发式增长引起了全世界的注意。

这时再也没有人认为中国是一个无足轻重的国家了，不过绝大多数观察仅仅集中在经济上。那时还很少有人关心中国的科技水平，如果说有的话，最常见的评论也是：中国全靠山寨！

好嘛，中国科技的代表就是山寨。回头看起来，当时无论是中国媒体还是外国媒体，大都对中国的位置做出了严重的误判。

在很多人把“中国全靠山寨”当成了默认的事实之后，常见的评论还有善意和恶意之分。善意的就是说：中国不能总靠山寨，将来总是要自己研发的。恶意的就是说：中国只会山寨，因为中国人不会创新。

请注意，“中国人不会创新”不只是外国人的说法哦，我亲耳听到过中国人这么说，而且是地位相当高、对社会有很大影响力的中国人。

我后来对科学传播有热情，在很大程度上也是因为受到了这样的刺激。我当时就在现场反驳了他，后来也不断地在反驳类似的论调。大家是不是也遇到过这样的事？是不是也想反驳这种谬论？我支持你！

在差不多的时间，还有许多人在转载英国前首相撒切尔夫人的一段话，出自她的著作《治国方略》。撒切尔夫人说：“中国成不了超级大国，因为……今天中国出口的是电视机，而不是思想观念。”

现在我们知道，这些论调都是错误的。实际上不用到现在，当时我就知道这些论调是错误的，因为我知道中国有很多创新。但当时的媒体是怎么做的呢？很多媒体就属于“傻白甜”，人家说什么就信什么。他们直接就认定了中国是一个没有创新的国家，然后以此为前提，反思了一通中国的这个问题那个问题。其实我一点都不反对反思，但你首先应该把事实搞清楚啊！

如果你能想起这些不是很久以前的往事，你就会注意到，现在你担心的不是吃不饱饭，不是没有足够的原材料出口换钱，不是“中国人不会创新”，不是“高铁请慢些走，等一等你的人民”，而是“中国的芯片不如美国”，这已经是一个多么巨大的进步了！

别忘了，芯片可是美国压箱底的杀手锏，我们解决吃饭问题才20多年，就打到了最后的关卡，还要啥自行车！

事实上，如果我们把视线向历史纵深放得更远一些，我们就会发现一个更加惊人的道理：当你进入高科技的竞争时，在某种意义上你就已经胜利了。

这里的关键在于，科技竞争并不是战争，虽然我们经常这么比喻。

战争是破坏性的，用博弈论的术语说，战争是零和博弈，甚至是负和博弈。

而科技竞争是正和博弈，因为科技是第一生产力，是把蛋糕做大的。在科技竞争中，并没有传统意义的失败者，实际上所有的参与者都会从科技进步中获得好处。在这个意义上，科技是全人类共同的事业，而且是全人类最伟大的事业。

这就是为什么，各国的科学界都天然地乐于帮助其他国家的科学进步，科学家是天然的国际主义者。我在美国的博士后导师们都跟中国有很多合作，为很多中国科学家提供过热心的帮助，包括中国量子化学的两位奠基人徐光宪和唐敖庆在内。同样的道理，中国的科学界也在帮助很多国家的科学进步。

我们希望中国的科技超过美国，但绝不是希望美国下降，而是希望中国上升。

在这个方面，全世界的科技工作者都天然地站在一起。我们希望的是，中国、美国以及世界上所有国家，大家都在进步，为人类创造出无限的可能性。

4

一个国家如果成为了

以科技为基础的工业国

那么它再怎么都不会太差

例如意大利，一提到这个国家你可能想到很多笑话和吐槽，但是别忘了，即使经过两次世界大战的胜利，意大利仍然是一个非常富裕的国家。

是的，我说的是“即使经过两次世界大战的胜利”，这是因为意大利在两次世界大战当中都成功地跳反了，跳到了战胜国的一方，堪称神走位！

如果你对意大利的了解超过意大利面和意大利炮，那么你就会知道，意大利的汽车、机械和化工产业都是十分强大的。

例如法拉利、玛莎拉蒂、阿尔法·罗密欧等豪华汽车，都是意大利品牌。

现在你想起意大利的实力了吧？

同样的道理，还有德国。

即使经过两次世界大战的失败，德国仍然是一个非常富裕的国家。

这是因为，德国的汽车、电子、机械、化工、光学等等许多产业都非常发达。

德国的强项我就不用多介绍了，甚至有时你会感到德吹太多了，已经吹过头了。

同样的道理，还有荷兰。

即使自从英国崛起以来就退出了大国争霸的舞台，还在二战当中一上来就被德国推倒占领了，荷兰仍然是一个非常富裕的国家。这是因为，荷兰的食品、化工、炼油和电机等等产业十分强大。

与芯片相关的，就有一个重要的例子：荷兰的ASML是世界上最大的光刻机巨头，最先进的半导体加工技术全都要用到ASML的光刻机。

最近中国芯片业一个重要的进展，就是中芯国际订到了一台ASML的极紫外光刻机，价格1.2亿美元，预计2019年交货。能买到就要谢天谢地，这是什么样的概念！

总体而言，十九世纪时的工业国现在仍然过得不错，因为它们仍然是科技先进的工业国。工业国跟农业国有质的区别，因为科技能带来无限的增长可能，而农业的增长空间十分有限。这才是基本面，好比冰山在水面下的八分之七。

我们经常在新闻上看到这些国家的各种奇葩事，比如又闹罢工啦，**又难产啦，这些都属于冰山露出水面的八分之一。不是说这些负面新闻不重要，但如果只看到这些，你就遗漏了基本面，低估了这些工业国的实力，犯了一个严重的错误，古人把这种错误称为：明察秋毫之末，而不见舆薪。

反过来，如果一个国家的发展不是建立在科技的基础上，那么即使现在是富裕的，也并不可靠。

例如拉丁美洲和东南亚的不少国家，落入了所谓“中等收入陷阱”，根本原因就是它们没有成功地发展科技。又如一些西亚国家，靠卖资源就富了，但自己几乎毫无技术能力，如果没有外国工程师，连自己的石油都开采不出来，我们会羡慕这样的国家吗？

在这个意义上，中国近百年来不懈奋斗的一个重大成果，就是把自己提升到了高科技竞争的层次。

到了这个层次，只要自己不作死，像苏联、南斯拉夫那样乱来把自己搞分裂了，就无论如何都不会太差。因为，科技才是人类发展的正道，我们应该走正道。

我们应该树立这样的价值观：科学本身就是好的。就基本的动机而言，科学只是为了满足好奇心，而不是为了实用。但是当发现了新的原理之后，科学的用处却会远远超过单纯追求实用的做法。科学，是人类最伟大的“无用之用”！

实际上，科学对于中国人是一个新鲜事物，是一种新的思维方式。

想想看，在遇到问题的时候，我们怎么寻找解决方法？

以前我们最习惯的思路是，一不怕苦，二不怕死。还有就是，发挥组织能力的优势。或者层次更高一些，发挥信仰的力量。

这些都很好，但都不是用科技来解决问题。

而到了现在，越来越多的人的思路是，开发一个新的软件，制造一个新的机器，或者提出一个新的原理。习惯于用科学技术来解决问题，这就是一个了不起的进步，是现代社会的一个本质特征。

因此，我希望大家注意到一个重要的定位：今天这个时代，是中国第一次拥抱科学！中国的科学在世界上地位最高的时代，就是现在，而不是历史上的任何时期！

当然，中国的科学以后会在世界上占据更高的地位。这需要所有人都付出努力，都为科学事业做出贡献。诸位朋友们，我期待着你们的贡献！

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量子芯片与纳米芯片哪个先进？

量子芯片比较先进。

量子芯片是可以绕开传统硅基芯片制造必备的光刻机，量子芯片是将量子线路集成在基片上，通过量子碰捅技术以进行信息的处理和传输，制造方面完全用不到光刻机，相较硅基芯片量子芯片对EUV光刻机的依赖度较低。据测试结果显示，量子芯片的性能至少是电子芯片的千倍以上，其应用范围也更广。

光量子芯片与传统芯片有何区别？为何说一旦光量子芯片问世，光刻机将不再是刚需？-贤集网

9月10日，在国内量子计算领域占据重要一席的我市企业本源量子发布未来五年量子计算技术规划路线图。路线图显示，到2025年，该公司将突破1000位量子比特，达到1024位量子比特，这将意味着专用量子计算机的形成，并将实际运用到一些行业领域中。

众所周知，早在2008年时，英国就最先提出了集成光量子芯片的概念。与传统芯片相比，光量子芯片是一种全新的芯片形态，有着传统芯片无法企及的优势，也有着暂时比不上传统芯片的缺陷。

光量子芯片与传统芯片最不同的一点，就在于它是以光来做载体，用光代替电，利用微纳加工工艺，在芯片上集成大量的光量子器件。相比传统芯片，这种芯片的集成度更高精准度更强也更加稳定，同时也具有更好的兼容性。

传统芯片的精度取决于最小晶体管的直径，单个晶体管越小，构成整个芯片的晶体管就越多，芯片的计算能力也就越强，使用此芯片的电子产品也能相应地具备更强的运算能力。

目前，世界上最先进的传统芯片制造技术，是台积电和三星的5纳米量产技术，比如iPhone12使用的就是5纳米芯片，其单个晶体管只有5纳米大小，一个芯片上的晶体管数量就能超过百亿。前不久，三星已经对外展示了3纳米芯片，预计2021就能够完成量产。

而集成电路芯片的极限是0.1纳米，也就是芯片的制造设备光刻机的物理极限。但纳米再小，它也是一个准确的度量单位，可量子却是目前已知最小的物理单位，是一个主要用于微观世界的概念。

按照单个组成部分的体积越小，芯片整体的计算能力就越强这个规律来看，在传统半导体工艺基础上，利用光量子效应实现高效计算的光量子芯片，从性能上来说，将远远超过传统芯片能做到的极限。

当前我们已经迈入了大数据时代，5G物联网时代的数据洪流，需要计算系统有更高的性能、更低的功耗和更快的速度，传统芯片的计算能力已经无法满足日益增长的计算需求，光量子芯片才是解决这一问题的关键。

其实世界各国都很清楚，量子计算将是未来极其重要的科技，就像当年的蒸汽机、电气、计算机一样，量子计算也开启了一个崭新的领域，谁能在这个领域中跑到前端，谁就能在未来的发展中占据主动权。

目前，这一领域还只是刚刚开启，各国都还在起步阶段，没有明显的领跑者。3年前漂亮国就制定了10年量子计划，许多国际大企业都开始了量子的相关研究，欧盟也在这个领域投资了14万亿，而我国于2018年成立了北京量子信息科学研究院，所有国家都在摩拳擦掌准备抢占先机。

既然光量子芯片这么强大，为什么我们一开始还要发明传统芯片呢？光量子芯片有什么缺点吗？虽然相比于电光更不容易受影响，也不容易被干扰，但光也同样具有极易损耗的特点，想要完好地保存住光，是一个比保存电难上数倍的问题。

量子芯片进行的是量子计算，而数字集成电路芯片进行的是数字计算。

数字集成电路芯片中，由高低电平来代表二进制算法中的0和1，并通过由三极管、mos管构成的逻辑门进行逻辑运算。

而量子芯片中需要完成的是量子计算，由两个不同的量子态|0>和|1>来代表量子算法中的0和1，其运算也需要有相应的量子逻辑门，与数字电路相比，可进行叠加态运算以及叠加态存储。

对于一个函数f(x)，我们要带入100个x值，获得100个结果，请问需要计算多少次？

在经典计算中，答案很简单，算100次呗，带一次x值算一次。

由于量子计算过程中，计算单元是由量子态构成的量子比特，所以所有的x值都是量子化的，100个x值可以叠加成一个混合态，带入到量子芯片中计算一次后，就能获得100个结果的混合态，再经过相应的测量，就能找到对应x值的结果。

那么相应的叠加态存储也好理解了，100个x值我们可以混成一个状态进行存储，不需要100个存储器。

既然二者进行的是完全不同的运算，具体到相应的器件差别就更大了。量子芯片的优势就在于可对大量初值进行量子态叠加，加强了计算效率。

光子芯片和量子芯片是两个维度的概念，没有强弱之分。光子芯片运用的是半导体发光技术，产生持续的激光束，驱动其他的硅光子器件；量子芯片就是将量子线路集成在基片上，进而承载量子信息处理的功能。

光子芯片可以将磷化铟的发光属性和硅的光路由能力整合到单一混合芯片中，当给磷化铟施加电压的时候，光进入硅片的波导，产生持续的激光束，这种激光束可驱动其他的硅光子器件。

这种基于硅片的激光技术可使光子学更广泛地应用于计算机中，因为采用大规模硅基制造技术能够大幅度降低成本。量子芯片的出现得益于量子计算机的发展。要想实现商品化和产业升级，量子计算机需要走集成化的道路。超导系统、半导体量子点系统、微纳光子学系统、甚至是原子和离子系统，都想走芯片化的道路。

从发展看，超导量子芯片系统从技术上走在了其它物理系统的前面；传统的半导体量子点系统也是人们努力探索的目标，因为毕竟传统的半导体工业发展已经很成熟，如半导体量子芯片在退相干时间和操控精度上一旦突破容错量子计算的阈值，有望集成传统半导体工业的现有成果，大大节省开发成本。

以前的光量子芯片需要在绝对零度的环境下才能够正常工作，也就是周围温度需要降至零下273.15摄氏度。但这一特点就暂时很难应用到日常生活中来，想要保持绝对零度的工作环境，又不影响到使用者，这是一个巨大的难题。

也正因如此，虽然大家都知道，光量子芯片比传统芯片有更强大的计算能力，但是却并不看好光量子芯片。毕竟要解决绝对零度环境的问题，可远比传统芯片的精度升级更困难。

如果光量子芯片能够成功商用，这意味着一直以来制作芯片的必需品光刻机将不再刚需。要知道，目前所有的量产芯片，都要靠光刻机完成，而光刻机是全世界最高科技的集合结晶，也被称为人类工业皇冠上的明珠。

更夸张的是，直至目前为止，全世界也只有荷兰的阿斯麦，这一家公司能够生产EUV高级光刻机。毕竟他们先是需要从全球各国进口超过10万个零件，然后再将这些零件组装到一起，再经过长达一年以上的调试，才能够最终完成一台光刻机的生产。

由于对零件和生产工艺的高要求，因此光刻机的产能一直很低，世界光刻机市场常年处于供不应求状态，阿斯麦直到现在卖出的EUV光刻机，也只有100台而已，并且还不是有钱就采购得到。

正是因为光刻机是芯片生产的必要设备，所以封锁住一个国家的光刻机进口，就能限制住这个国家芯片行业的发展。漂亮国就是用这样的方式，通过对阿斯麦施压，禁止他们将EUV光刻机卖给我国，从而阻碍我国芯片行业的发展。

但光量子芯片的出现，将完全改变这一情况。因为制作工艺的不同，光量子芯片不需要光刻机也能生产，这也意味着目前最先进的5纳米、3纳米芯片制程将不再是最顶尖的芯片技术，追求更小纳米的芯片会完全失去意义。

也就是说，芯片制造业将成为一个全新的行业，我国也不会再因为买不到光刻机，而在芯片制造领域被人卡住脖子。但距离光量子芯片的大规模商业化，还有很长的道路要走，或许要用上几年，甚至十几年的时间也说不定。

不过，我国也没有完全将解决芯片封锁困*的希望放在这个上面，而是坚持走自主研发的道路，寻求更多的解决办法。其中，我国中芯国际就独创了一种n+1技术，通过多重曝光等特殊工艺，不用EUV光刻机也能完成高端芯片的量产。

目前，我国已经掌握了7纳米芯片的量产技术，预计在明年4月份就能实现风险量产，届时我国中芯国际有望成为全世界第三个掌握10纳米以下芯片制程的企业，也将是第一个没有EUV光刻机仍能量产高端芯片的企业。

近年来，我市在量子领域取得了诸多成果。如，自主研发了国内第一台量子计算测控一体机、上线了自主研发的量子计算云平台、发布了全国第一款量子计算机操作系统。

“说到行业的落地应用，就必须从量子芯片位数谈起。当量子芯片位数达到50+比特时，对于量子计算来说，就是一个飞跃式的发展。”本源量子总经理张辉介绍，根据“路线图”，预计2021年年底该公司将推出64比特超导量子芯片，2022年初尝试突破144比特；到2025年，将实现1024量子比特。

据了解，目前本源量子自主研发的量子计算机正在朝着新阶段迈进，即从量子计算机原型机到NISQ量子计算机（NoisyIntermediate-ScaleQuantum含噪声中等规模量子计算机）转变。据介绍，当量子比特数达到50~100时，量子计算机就有可能进行有价值的量子计算，并且有希望解决某些经典计算机难以解决的量子化学和材料科学等研究中的重要问题。“NISQ时代还有望开发更多的启发式算法，与经典计算配合探索更多的场景应用。”

需要注意的是，1000+量子比特的量子计算机是面向通用量子计算机拓展的关键节点，对于未来量子计算机的技术路线走向也起着“奠基石”的作用。一旦超导物理体系的量子计算机达到1000+量子比特，可能就是颠覆性的突破。不过对于通用量子计算机而言，可能还需要达到百万比特。目前来看，实现通用量子计算机要攻克的一个最大的难题就是解决纠错和容错的问题，一旦突破，通用量子计算机‘实用’便指日可待。”

文章来源：合肥日报，科技前沿阵地，宇宙解码

量子力学、光刻机、晶体管……摩尔定律背后的战斗 支配了半导体行业60年的摩尔定律失效会意味着什么？ 全文2647字，阅读约需5分钟 文｜X科技实验室 你能相信吗？你几年... - 雪球

支配了半导体行业60年的摩尔定律失效会意味着什么？

你能相信吗？你几年前手机中的芯片，与美国阿波罗登月计划中使用的计算机相比，运算速度超出了1.2亿倍。

更夸张的事实是，这现象在阿波罗11登月飞船发射前4年，就已经被一位大神的预言说中了，就是大名鼎鼎的“摩尔定律”，它支配了半导体行业接近60年时间。

然而最近几年，以英伟达老板黄仁勋为代表的很多人却认为，伟大的摩尔定律即将失效。

举个最简单的例子，在近几年内，我们几乎不可能真正把现在PC大作级游戏画面搬到手机上。

而VR眼镜也将是现在这副又大又沉，捂得你脑门儿发汗的形态，很难有所突破，更别提实现元宇宙画下的大饼了。

这里是对一切未知感到好奇的X科技实验室，摩尔定律真的会失效吗？

这是个复杂问题，摩尔定律并不是一套物理定律，而是英特尔这样的大公司定义并长期践行的一套经济规则。

现在流传最广的摩尔定律，有两种表述方式：“集成电路上晶体管数量每两年翻一倍”以及“集成电路性能每18个月翻一倍。”

用最简单的话来解释晶体管的工作原理，栅极开，电流通过，关，电流断掉。无论是用手机拍照片，还是开团，本质上都是由无数个晶体管放行或阻断电流，从而完成了芯片的运算过程。

我们更熟悉的“7nm”、“5nm”等等数字，自然也与晶体管相关，但它指的并不是晶体管的尺寸，而是在晶体管中某个最小特征的长度。

不难理解的是，制程数字越小，单个晶体管体积越小，同样体积的芯片上晶体管数量也就可以越多。

17年苹果10nm工艺的A11芯片有43亿晶体管，2年后7nm的A13芯片是85亿。到21年，5nm的A15上的晶体管数量高达150亿。

这是人类科技的进步，也是摩尔定律的胜利。这样看来，只要晶体管体积能不断缩小，摩尔定律似乎就能一直有效下去，那为什么会有人对摩尔定律的未来产生怀疑呢？

量子力学中有个概念叫“量子隧穿效应”，具体理论不展开，只需要记住一个类比。

微观世界中，电子等微观粒子往往会如同崂山道士一般，无视本应能挡住它的能量墙，穿墙而过。在晶体管中，当制程足够小时，穿墙过去的电子会引发漏电，进而导致栅极的损毁。

在传统的平面场效应晶体管中，当制程小于28nm时，漏电电流已经会影响到芯片的良品率，摩尔定律在20nm制程时就险些难以为继。

多亏华人学者胡正明教授在1999年提出的鳍式场效应晶体管FinFET，用栅极三面环绕沟道区域，更好地控制电流，防止电流泄露。

那么，FinFET在1nm以后还好使吗？其实不用1nm，在5nm之后的3nm节点，半导体巨头们已经开始尝试更新的全环栅晶体管GAA技术。

某种意义上说，摩尔定律在未来几年是否有效，很大程度上取决于GAA或其它新技术在量产上的应用，是否能达到预期。总之，现在所有关于摩尔定律的悲观，说到底，都是对人类现有科技挑战物理极限的悲观。

另外还有一个潜在的限制因素，就是老生常谈的光刻机技术，在未来能否满足摩尔定律的要求。

除了很多朋友都知道的ASML，世界上还在造光刻机的公司，是日本光学巨头佳能和尼康。

但这两家如今在光刻机领域都不是ASML的对手，其中一个原因是，十多年前行业里曾有过一种判断：光刻机技术很难满足10nm甚至是20nm以下的制程工艺，摩尔定律即将失效。

简单说，光刻机就是用光在硅片上刻电路，或者说刻晶体管。这一原理下，光源波长越短，分辨率就越高，能满足的制程数字也就越小。而制造短波光源的难度，非常之高。

比如上一代深紫外光DUV光刻机中的ArF光源，就要用氩（Ar）这种几乎不与任何物质发生反应的惰性气体，去与氧化性最强的氟（F）反应，产生不稳定的ArF分子，才能激发出深紫外光。这样折腾一番，极限也才能制作出7nm工艺的芯片。

想突破7nm，就需要产生相比之下波长还要短十几倍的极紫外光（EUV）。制造这样的光源，需要用激光光源两次击打自由下落的直径20微米的金属液滴。

这是什么概念呢？相当于用乒乓球击打空中的苍蝇，两次。从上一代的DUV光刻到EUV光刻的研发过程，是一场不知道结果的豪赌，困难重重，连尼康和佳能这样的巨头都没能跟上。

如今能造EUV光刻机的，有且仅有荷兰ASML一家。EUV光刻技术可以支撑半导体制程走多远？下一次技术演化，是否能赶在摩尔定律失效之前来临？恐怕没人敢对这些问题打包票。

在物理极限和光刻机技术两方面因素之外，科技公司是否有动力去迎合摩尔定律，也算是个问题。

芯片制程的进一步压缩，对手机和VR眼镜这种看重便携性与功耗的设备意义重大，但对于PC等桌面或企业级设备来说，一味追求先进制程，并不一定会在商业上带来对等的回报。

像基本盘在PC端而非移动端的英特尔，虽然在14nm和10nm节点卡了很多年，但也没太影响它们的营收。

说这么多，最后你可能还是想问，摩尔定律真的会失效吗？短时间内，玩原神手机还会烫手吗？

通过刚才的讲述，我们会发现一个事实：过去20年甚至更长的时间中，唱衰摩尔定律的声音一直存在，然而每一次，都会有新技术出现，为摩尔定律续命。

硅谷芯片大牛，在苹果、AMD、英特尔都领导过处理器设计的JimKeller曾表达过：

摩尔定律能延续几十年，背后是千千万万的创新结合在一起才实现的。

读到这段话时，我也不由得自省，当我们谈论科技产业时，经常会被个人有限的知识一叶障目，对自己经验外广阔的知识世界，以及某个实验室里正在发生的技术进步一无所知，或者视而不见，于是对元宇宙、智能汽车、区块链等等新技术，抱持了过分悲观与怀疑的态度呢？

所以，我愿意相信摩尔定律能够一直生效，也希望有更多的中国的企业和研发团队能在其中起到关键的作用，另外，只要三体人发出的智子还没有到达地球，人类的科学研究还是充满着无限可能的，不是吗？

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5nm光刻机到底有多强？

5纳米光刻机是目前最先进的芯片制造工具之一，它的分辨率可以达到5纳米，相当于人类头发直径的五分之一。

这种技术的出现，将大大提高芯片的集成度和性能，并为下一代电子产品的发展提供了强有力的支持。但是，5纳米光刻机的制造和维护成本极高，且对光刻胶、光学系统等部件的精度和稳定性要求非常高，因此目前只有少数企业拥有这种高端设备。

光子时代到来的可靠性有多大？

楼主你好！！！光子时代到来没有可能性可讲，因为它的来到是必然的下面是详细的资料:http://zhidao.baidu.com/question/16651629.html?si=1

量子级芯片有多厉害？还需要用到光刻机吗？看完算长见识了

量子级芯片有多厉害？还需要用到光刻机吗？看完算长见识了芯片现在已经是很多人都知道的"小东西"，因为前一阵子数码圈发生的各种问题，让所有的人都知道了芯片的重要性和世界芯片的格*。在芯片的制作方面，纳米制程越小难度上就越大，对光刻要求也就越高。所以现在仅仅使用一个光刻机就能让中国芯片在发展上步履维艰。熟悉科技领域的朋友们应该知道，咱们中国在世界上也不缺少顶尖级的技术，其中一个就是量子技术。那么我们能不能利用量子技术直接让芯片的发展绕开光刻方面的封锁呢？量子芯片就是在将一些专门的量子线路用特殊的方法集成在基础底层材料上（碳基材料），从而进行信息的运算和和相关进程的处理。我们知道现在芯片技术就是在一片小小的基底片上进行如同一座城市一般的建造，晶体管的数量越多就意味它们之间的距离越小，运算能力就会进一步提高。我们从最早的190纳米到现在的5纳米技术未来可能还会更小，但是从物理学的角度来说终究是有一个上限的。这个时候以现有技术进行的芯片就会进入一个发展的停滞时期。而为了能够进一步让芯片的运算能力变强，我们就要变换一种思路采用一种新的技术来打破传统芯片的*限，那就是量子技术。实际上严格来说这个技术属于比较典型的半导体、超导体技术。全球的研究都在如火如荼的进行。就目前的情况来看量子芯片在商用和大规模生产上还有非常遥远的距离。但是值得我们每一个人骄傲的是，在量子技术方面咱们中国最先进的技术和世界上最先进的技术相比几乎不相上下，而且完全是自主研制的。量子技术总体来说还不能够进行批量生产的最大原因就是在总体的消相干上还不能达到人们要求的稳定性和阀值。但是就咱们国家目前已经在通信领域的应用来看，它的作用已经开始发挥出来。只是面对巨量运算，未来保证它的准确和速度，在芯片上的要求就会更加严格一些。目前咱们国家的本源量子掌握的技术和已经面向全球推出了量子云服务的业务，而根据有关消息，国产的第一台量子计算机可能就会在2021年年底推出。届时，我们将能够看见这个神奇的、全新的芯片给我们带来的巨大惊喜。作为一种先进技术，量子研究领域在全球都不乏有优秀的人才。但是中国的相关技术放眼世界都是很多国家难以超越的。和中国一样在这方面有巨大成就的国家之一就是日本。所以未来的芯片一定早兴府正植利提钢题简不会是现在的芯片，他们可能在本质上都会有所不同。但是具体要多久才能实现理想之中的情况真的谁也说不好。

新科技旧科技的区别？

其实根本不存在旧科技这一说法，而新科技指的就是一些新兴科技，以现代的科技发展情况来看，像5G、人工智能、光刻机、石墨烯、量子计算机等，这都算是新科技。而那些所谓的旧科技，实际上就是被新科技更新迭代掉的科技，比如2G技术，比如老式胶卷照相机等等，这些都可以称之为旧科技。就拿一部手机来说，早些年的电池都是老式镍镉电池，但随着锂电池、锂聚合物电池的出现，它就完全的替代了镍镉电池，而这就是新旧科技的更新迭代，虽然在一些特殊领域还在使用镍镉电池，但现在锂电池才是主流。而两者其实本质上没有区别，只是新科技制造的电池，各方面性能都优于旧科技。再来说说手机的系统，老式的手机，以诺基亚手机为例，它的塞班系统已经很厉害了，在当时已经算是新科技了，但谁知道谷歌研究出了安卓、苹果研究出了苹果系统，这一下子就把塞班系统的手机市场全部掠夺过来，而这可是突破性的科技创新。现在诺基亚沦为靠收取专利费度日的程度了，反观安卓和苹果，发展的却越来越好。而旧手机与新手机的区别就在于更适合消费者使用，更能够满足消费者的需求，而新科技与旧科技也是如此。一项伟大的发明的诞生，不能永久地停留在实验室里，一项新的科技的诞生，必然是能够得到普及的技术，必然是能够民用或上用的，甚至是替代旧科技的技术，这就是新旧两种科技的区别。