西班牙研制出用于6G和量子技术的非易失性可重编程光子芯片
由何塞·卡普马尼教授领导的瓦伦西亚理工大学研究团队开发出一种光子芯片，能够在无需持续供电的情况下高速运行。该成果发表在《自然·光子学》上，为6G通信和量子计算领域创建可编程集成电路开辟了新可能。
超越炒作：何塞·卡普马尼团队西班牙非易失性光子芯片深度解析
当全世界都在关注WWDC和大型AI公司CEO访问韩国时，瓦伦西亚发生了一些不同的事情。更安静、更低调——或许也更重要。由瓦伦西亚理工大学何塞·卡普马尼教授领导的团队在《自然·光子学》上发表了一项成果，两三年后，许多人会称之为“转折点”。你知道吗？他们是对的。
普通人读到：“非易失性可重编程芯片”。业内人士看到：热光加热器的死刑判决，以及一个光学会像硅一样“记忆”但不会过热的时代曙光。这不仅仅是另一款芯片。这是对过去15年统治光子集成电路的教条的突破。
本质：真正发生了什么
卡普马尼和他的团队解决了一个长期阻碍光子处理器扩展的根本问题。直到今天，任何可编程光子芯片（本质上是一个“光的微处理器”）都需要持续加热微观电阻来改变光的相位——即所谓的热光效应。每个这样的加热器消耗能量，加热封装，并使得制造包含数千个组件的芯片成为不可能。
研究人员替换了架构。他们不再使用持续加热，而是采用了硅+钛酸钡（BaTiO₃）的混合平台。这是一种铁电材料：它在断电后仍能保持极化（从而保持配置的光学状态）。粗略地说，他们为光创造了一种非易失性闪存的模拟，但处于光路切换的层面。
数字说明了一切。切换时间约为80纳秒。这比任何热光系统（运行在微秒级别）好两个数量级。静态功耗几乎为零。在现有技术中，可编程矩阵的每个元件需要24/7消耗瓦特级的热量。而这里，配置完全不需要功耗。
时间线与背景
卡普马尼的团队并非新手。他们长期以来一直是可编程光子学领域的世界领导者。由卡普马尼共同创立的衍生公司iPronics在2025年完成了2000万欧元的融资，Triatomic Capital参与，并已与沃达丰测试其解决方案。
然而，当前在《自然·光子学》上的发表是一个联合体的成果：
| 参与者 | 角色 | 国家 |
|---|---|---|
| Lumiphase AG | 材料供应商 | 瑞士 |
| CEA Leti | 硅光子学原型制造 | 法国 |
| 希腊大学 | 科学合作伙伴 | 希腊 |
这是欧洲对美国和中国在芯片制造领域垄断的回应。
重要背景：2026年4月。就在两个月前，同一个卡普马尼团队在《先进光子学》上发表了一种新的信息论——“模拟光子信息”（API），并引入了**“anbit”**（模拟比特）的概念。这个anbit可以携带比数字比特多10-100倍的信息，但需要根本性的新硬件来处理。现在宣布的芯片是该理论的第一个物理实现。先是数学（2026年4月），现在是工作原型（2026年6月）。速度惊人。为什么现在如此重要？因为来自AI、6G和物联网的数据雪崩正在压垮电子设备。根据卡普马尼自己的估计，电子设备已达到其物理极限的85-90%。未来十年的竞赛是光子学的竞赛。西班牙人刚刚设置了一个障碍。
谁赢谁输
整个欧洲赢了，西班牙尤其如此。 欧洲已经有三个光子芯片工厂的大型项目：维戈（III-V族材料）、巴塞罗那（硅）和瓦伦西亚（混合硅-钛酸钡）。现在瓦伦西亚不仅拥有工厂，还拥有架构优势。CEA Leti（法国）参与了开发——因此法国将为其生产线获得这项专有技术。
iPronics赢了。 该实验室的商业分支。他们的CTO丹尼尔·佩雷斯直接表示“克服了主要障碍”。有了这样的芯片，iPronics可以销售的不仅仅是“光子FPGA”，而是一个“不发热、空闲时不耗电的光子FPGA”。对于数据中心（电费是仅次于工资的第二大支出）来说，这是一个无法拒绝的报价。
6G和量子技术的开发者赢了。 80纳秒对于数据中心故障切换时的数据包交换来说足够快。而缺乏热量对于量子计算至关重要：任何用于量子比特的光子集成电路都会受到寄生热量的影响。现在这个障碍被消除了。
传统热光芯片的制造商输了。 那些在基于掺杂硅加热技术上投入数十亿美元的初创公司和研发中心。他们关于“通过热量控制相位”的专利成为昨日黄花。一些公司（如Klein Tools或LioniX）将不得不紧急转向钛酸钡。
英伟达（部分）输了。 听起来疯狂，但趋势很明显。用于AI的光子加速器正逐渐成为现实。在英伟达占据主导地位的同时，光子学使得模拟计算能够以惊人的速度进行。如果iPronics将其芯片扩展到数千个可编程元件，一些线性代数任务（矩阵乘法）将从GPU转移到光子板。这是一个长期威胁，但正在形成。
媒体没有说的
以下是主要见解，所有关于“西班牙突破”的报道都不会提到。
媒体没有提到钛酸钡（BaTiO₃）是一种在制造中出了名难以处理的材料。它与硅的集成曾被认为“无法解决”大规模生产问题。卡普马尼团队与Lumiphase AG和CEA Leti一起，完成了英特尔和GlobalFoundries在其实验线上无法做到的事情。他们找到了一种方法，在标准硅芯片上沉积或生长BaTiO₃，同时保持铁电特性。如果这一工艺转移到商业生产线，将为混合电子-光子架构打开大门，其中电子控制硅，光处理数据——切换无需加热。
第二个细微差别：80纳秒很好，但对于CPU来说仍然很慢。12.5 MHz（1/80 ns）的切换频率与千兆赫兹的电子晶体管相比显得微不足道。这意味着：该芯片不会取代逻辑，而是作为可重构光学矩阵（流路由器）工作，而不是实时计算核心。但对于6G切换和光子处理器的重构来说，它是理想的。
第三个细微差别：静态功耗为零，但动态（切换）仍然需要能量。切换一个80纳秒的门仍然消耗功率。但主要成就在别处：以前，一个带有1000个加热器的芯片持续消耗100 W。现在，一个带有1000个开关的芯片在待机时消耗0 W，仅在重新配置时出现峰值。对于电池供电的物联网设备和便携式量子传感器来说，这是一个游戏规则改变者。承认吧，差异是显著的。
预测：未来30天和90天
30天：
- iPronics的路线图。 该公司将宣布基于新技术的商用现场可编程光子门阵列（FPPGA）计划。时间线：18-24个月。生产线投资：约3000-4000万欧元。
- 超大规模企业的兴趣。 谷歌、AWS和微软（已测试过iPronics原型）将请求工程样品用于其数据中心。重点：在大型AI集群中使用该芯片进行光交换，用光子交换机取代电子交换机可节省数百兆瓦。
- 科学辩论。 来自MIT和Caltech的预印本将出现，批评“长切换时间”（80纳秒 vs 竞争对手使用液晶的“理论极限”皮秒）。一场“光子战争”的出版物将开始。
90天（2026年9月）：
- 欧洲光子生态系统的整合。 鉴于NEoteRIC项目（生物医学光子学应用）已经在使用这些芯片，我们将看到第一个商业产品：由非易失性光子芯片驱动的便携式光谱仪或血液分析传感器。这将吸引制药巨头（罗氏、拜耳）的关注。
- 与ASML开始谈判。 ASML（荷兰）对其EUV扫描仪中的任何光学元件都感兴趣。UPV的BaTiO₃技术可用于在光刻机中创建更精确、更节能的控制元件。
- 专利池。 iPronics和UPV将为“非易失性现场可编程光子门阵列”架构申请国际专利。这将为中国竞争对手设置保护屏障，他们仍在尝试用相变材料（GST、SbTe）解决同样的问题。
给战略家的结论
何塞·卡普马尼做了什么？这不仅仅是工程成就。这是将光子学从“有趣的实验室技术”类别转变为“可行的工业替代方案”。以前，可编程光子学遇到了热障：要制造复杂的芯片，必须提供巨大的电力并解决散热问题。现在障碍消失了。该芯片可以扩展到数千甚至数万个元件，创建真正的光子处理器，仅在改变配置时消耗能量。
对于错过了电子芯片革命的欧洲（ASML是唯一的亮点）来说，这是一个在下一个技术范式中占据一席之地的机会。对于投资者来说，这是一个信号，要关注那些研究BaTiO₃并将铁电体集成到标准CMOS光刻中的公司。现在进入的人将在三年后收获回报，届时6G和后硅计算将成为主流。
— Editorial Team
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