沈亦晨：劍走偏鋒的“追光者”

沈亦晨：曦智科技創(chuàng)始人、CEO，美國(guó)麻省理工學(xué)院博士，曾獲評(píng)世界經(jīng)濟(jì)論壇“2022屆全球青年領(lǐng)袖”、《麻省理工科技評(píng)論》“全球35歲以下科技創(chuàng)新35人”。

2023年，我國(guó)“光子芯片”項(xiàng)目繼續(xù)推進(jìn)，有望取得更多的研究和實(shí)踐成果。比起傳統(tǒng)芯片，“光子芯片”的處理速度快得多，功耗則小得多。有“追光者”之稱(chēng)的沈亦晨，是“光子芯片”的理論研究者和實(shí)踐推動(dòng)者。他和他的團(tuán)隊(duì)正致力于發(fā)展以光代電的“中國(guó)光芯”產(chǎn)業(yè)，尋求在芯片研發(fā)生產(chǎn)領(lǐng)域取得突破。

興趣指路

記者：您是怎么和物理學(xué)結(jié)緣的？有著怎樣的成長(zhǎng)經(jīng)歷？

沈亦晨：1989年，我出生在浙江省杭州市，父親是電力工程師。從小耳濡目染，使我對(duì)物理學(xué)產(chǎn)生了很大興趣。當(dāng)同齡的孩子在看動(dòng)畫(huà)片時(shí)，我對(duì)家里的廢舊電器拆了裝，裝了拆，認(rèn)識(shí)里面的零部件，了解錄音機(jī)、冰箱的工作原理。

當(dāng)其他孩子在外面玩耍，或者泡在網(wǎng)吧里打游戲時(shí)，我在父親潛移默化的影響下，喜歡翻看他桌子上那套《有趣的科學(xué)實(shí)驗(yàn)》，乃至包含許多電路圖的專(zhuān)業(yè)書(shū)籍。剛開(kāi)始我覺(jué)得深?yuàn)W難懂，父親就教了我一些入門(mén)知識(shí)，還帶我做各種物理學(xué)小實(shí)驗(yàn)。我對(duì)物理學(xué)知識(shí)就越來(lái)越有興趣了！

記者：聽(tīng)說(shuō)您小時(shí)候就搞過(guò)發(fā)明創(chuàng)造，還獲了獎(jiǎng)是嗎？

沈亦晨：在杭州外國(guó)語(yǔ)學(xué)校讀初一時(shí)，我鼓搗出“電動(dòng)小輪船”“自動(dòng)澆花器”等發(fā)明。第一次在校外獲獎(jiǎng)是讀初二時(shí)，我代表母校參加物理競(jìng)賽。雖然我自認(rèn)為準(zhǔn)備得很充分，但最終只獲得了二等獎(jiǎng)。回家后，我不斷“復(fù)盤(pán)”自己在賽場(chǎng)上的表現(xiàn)，還原當(dāng)時(shí)的科學(xué)實(shí)驗(yàn)……等到讀初三時(shí)再參加這項(xiàng)比賽，我得了冠軍。

記者：從讀高中到讀博士，您是否“跳級(jí)”？同學(xué)們?yōu)槭裁捶Q(chēng)您為“書(shū)呆子”？

沈亦晨：對(duì)，我在學(xué)習(xí)上總是想快人一步。初中畢業(yè)的時(shí)候，我就已經(jīng)預(yù)習(xí)完了高中的物理課程，并開(kāi)始在父親的輔導(dǎo)下，艱難地“啃”大學(xué)物理。在同齡人看來(lái)，我的成長(zhǎng)道路上失去了很多樂(lè)趣，簡(jiǎn)直就是個(gè)“書(shū)呆子”！我不喜歡和同學(xué)們一起去“K歌”，也不會(huì)打網(wǎng)游，顯得不太合群。

從“杭外”畢業(yè)后，我考入新加坡南洋理工大學(xué)物理系。由于預(yù)習(xí)完了大學(xué)物理課程，我在讀本科期間表現(xiàn)得不錯(cuò)，甚至連教授出的題哪里有BUG（漏洞）都看得出來(lái)。于是，我以“跳級(jí)”的方式提前完成了大學(xué)本科的學(xué)業(yè)，后來(lái)考入美國(guó)霍普金斯大學(xué)，成為碩士研究生。

記者：您是在美國(guó)留學(xué)時(shí)產(chǎn)生了研究“光子芯片”的想法嗎？

沈亦晨：讀研期間，我接觸到許多新的物理學(xué)知識(shí)，大大開(kāi)拓了視野，對(duì)光子的了解也更全面了。2011年，22歲的我考入美國(guó)麻省理工學(xué)院，攻讀物理學(xué)博士，并開(kāi)始研究納米光子。這門(mén)學(xué)科的核心之一是利用光子代替電子。

“追光團(tuán)隊(duì)”

記者：請(qǐng)談?wù)勀瞧谑澜绶秶鷥?nèi)引起關(guān)注的有關(guān)“光子芯片”的論文。您為此付出了什么？

沈亦晨：在漫長(zhǎng)的科研工作和學(xué)習(xí)中，我的頭發(fā)變得越來(lái)越稀疏，有時(shí)一天只睡五六個(gè)小時(shí)，吃飯的速度比別人快很多。這一切的原因只有一個(gè)——中國(guó)的芯片發(fā)展比較落后，時(shí)不我待！讀博3年，我先后發(fā)表了多篇科研論文。其中最引人注目的是2014年，25歲的我以第一作者身份在《科學(xué)》雜志上發(fā)表了《寬波段光學(xué)的角度選擇》。我認(rèn)為，如果采用激光束代替電子信號(hào)來(lái)傳輸數(shù)據(jù)，即用光取代傳統(tǒng)的銅等傳導(dǎo)介質(zhì)，就有望大大提升芯片的性能。

記者：“光子芯片”的特點(diǎn)是什么？您的論文發(fā)表后，有美國(guó)公司想出高薪聘用您是嗎？

沈亦晨：“光子芯片”的計(jì)算速度和傳輸率，達(dá)到電子芯片的千倍級(jí)別，而其功耗僅為電子芯片的幾萬(wàn)分之一。

截至博士畢業(yè)，我在頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊上共發(fā)表了25篇論文，并申請(qǐng)了10項(xiàng)技術(shù)專(zhuān)利。基于這些研究成果，有媒體稱(chēng)我為“追光者”。我還沒(méi)正式畢業(yè)，就收到了一些美國(guó)公司的邀請(qǐng)，它們確實(shí)開(kāi)出了不菲的年薪。

記者：您為什么選擇回國(guó)發(fā)展？

沈亦晨：回國(guó)后我的心安穩(wěn)了，而且充滿(mǎn)了斗志——把自己的興趣愛(ài)好變成事業(yè)，做好了就可以報(bào)效祖國(guó)！

身為專(zhuān)業(yè)人士，我知道中國(guó)因?yàn)樾酒夹g(shù)受到限制，要常年進(jìn)口歐美的相關(guān)產(chǎn)品。一些高端芯片，以及生產(chǎn)高端芯片用的頂級(jí)光刻機(jī)，可能我們花再多的錢(qián)都難以買(mǎi)到。行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀令我陷入沉思：中國(guó)的芯片工業(yè)起步較晚，技術(shù)較為落后。雖然近幾年我們一路奮勇直追，但因高精尖人才不足，又缺乏頂級(jí)光刻機(jī)，“中國(guó)芯片”在工藝和產(chǎn)能上仍跟不上發(fā)達(dá)國(guó)家的步伐。

記者：您是如何付諸行動(dòng)，嘗試解決這個(gè)難題的？遇到過(guò)怎樣的挫折？

沈亦晨：歸國(guó)后我進(jìn)入一家芯片科研所工作。我對(duì)同事們表示：“目前市面上以硅基芯片為主，它的生產(chǎn)離不開(kāi)光刻機(jī)。但光刻機(jī)存在短板——物理極限。所以我認(rèn)為芯片研發(fā)要在技術(shù)上進(jìn)行革新，比如把電子傳輸轉(zhuǎn)為光子傳輸。 ”

我的這個(gè)看起來(lái)“獨(dú)辟蹊徑”的理論，令國(guó)內(nèi)的一些專(zhuān)家和同事感到振奮。中科院開(kāi)始布局“光子芯片”研發(fā)項(xiàng)目。但要想把理論變成現(xiàn)實(shí)，還需要大量的實(shí)踐和試錯(cuò)。我們的實(shí)驗(yàn)工作進(jìn)展并不順利，加上國(guó)內(nèi)光子學(xué)高端人才不足，僅憑我率團(tuán)隊(duì)研發(fā)“光芯”，科研攻關(guān)耗時(shí)較長(zhǎng)。

記者：您是如何堅(jiān)持搞“光芯”研發(fā)的？據(jù)說(shuō)公司初創(chuàng)時(shí)您吃了不少苦？

沈亦晨：我于2016年成立了一家專(zhuān)門(mén)研究“光子芯片”的技術(shù)公司，然后請(qǐng)來(lái)一些海外的師兄弟，廣招人才。

公司創(chuàng)立之初，在艱難的研發(fā)期，我經(jīng)常吃住在公司，因?yàn)檫@樣能節(jié)約上下班的時(shí)間。好在艱難的日子并沒(méi)有延續(xù)太久，國(guó)家很快就給予我們公司一系列的扶持政策。為了讓我的團(tuán)隊(duì)擁有一個(gè)良好的科研創(chuàng)業(yè)環(huán)境，曦智科技入駐上海。2018年，我率領(lǐng)團(tuán)隊(duì)研發(fā)出了世界上第一款“光子芯片”的原型。這項(xiàng)芯片技術(shù)的革新在行業(yè)內(nèi)引起不小的震動(dòng)。

“換道超車(chē)”

記者：獲得國(guó)內(nèi)融資后，現(xiàn)在產(chǎn)品的穩(wěn)定性怎么樣了？

沈亦晨：2019年，曦智科技獲得了6000多萬(wàn)元種子輪融資。2020年秋天，我的團(tuán)隊(duì)推出了第一款試用型“光子芯片”，雖然這款產(chǎn)品仍存在瑕疵，但比起一年多前的原型，在技術(shù)上已經(jīng)成熟了很多，穩(wěn)定性也好了很多。

2021年12月，我們發(fā)布了高性能光子計(jì)算處理器PACE，正式向業(yè)界驗(yàn)證了光子計(jì)算的優(yōu)越性。我也因此入選《麻省理工科技評(píng)論》2021年度“全球35歲以下科技創(chuàng)新35人”。

記者：“光子芯片”的生產(chǎn)，是否可以擺脫光刻機(jī)的制約？

沈亦晨：“光子芯片”的結(jié)構(gòu)對(duì)工藝的要求較低，它的問(wèn)世有望讓中國(guó)擺脫對(duì)進(jìn)口光刻機(jī)的依賴(lài)，并在芯片產(chǎn)業(yè)中最終實(shí)現(xiàn)“換道超車(chē)”。我國(guó)在“光芯”上的技術(shù)突破，有希望主導(dǎo)未來(lái)的世界半導(dǎo)體領(lǐng)域。我們預(yù)估，今后5年“光子芯片”產(chǎn)業(yè)規(guī)模會(huì)突破千億美元！

隨著中科院等機(jī)構(gòu)以及我的科研團(tuán)隊(duì)工作取得進(jìn)展，“光子芯片”的研發(fā)邁上了新臺(tái)階。中國(guó)國(guó)內(nèi)第一條“多材料、跨尺寸”的“光子芯片”生產(chǎn)線(xiàn)，有望于今年建成并投入試生產(chǎn)。它可以滿(mǎn)足數(shù)據(jù)中心、激光雷達(dá)、微波光子等領(lǐng)域的需求，填補(bǔ)我國(guó)在“光子芯片”加工領(lǐng)域的空白。

采寫(xiě)：默冉

編輯：姚志剛? winter-yao@163.com