Pambihirang Tagumpay ng Tsina sa Photonic Chip: Pagharap sa mga Paghihigpit ng US at Paghubog sa Kinabukasan ng Quantum Technology

Mga Nilalaman

1. Milestone ng Tsina sa Photonic Chip: Bagong Panahon sa Inobasyon ng Semiconductor
2. Ano ang mga Photonic Chip at Bakit Mahalaga ang mga Ito?
3. Produksyon ng Photonic Chip sa Tsina: Ang Inisyatiba ng CHIPX
4. Mga Kontrol ng US sa Pagluluwas: Pampasigla sa Pagsulong ng Tsina sa Semiconductor
5. Mga Laboratoryong Sinusuportahan ng Estado at Pilot Production Line: Estratehikong Tugon ng Tsina
6. Mas Malawak na Estratehiya ng Tsina sa Semiconductor: Mula R&D Hanggang Paglinang ng Talento
7. Inobasyon sa Disenyo ng Chip: Papel ng Artificial Intelligence
8. Mga Hamon at Limitasyon: Landas na Tatahakin ng Photonic Chip ng Tsina
9. Pananaw ng mga Eksperto: Inobasyon sa Gitna ng Estratehikong Presyon
10. Mas Malawak na Epekto: Pandaigdigang Laban para Manguna sa Quantum at AI
11. Buod

Milestone ng Tsina sa Photonic Chip: Bagong Panahon sa Inobasyon ng Semiconductor

Nakamit ng Tsina ang mahalagang milestone sa pagsisikap nitong maging sariling-sapat sa teknolohiya sa pagsisimula ng malakihang produksyon ng photonic chip ng isang institusyong kaanib ng Shanghai Jiao Tong University. Ang pagpapaunlad na ito, na nakasentro sa Chip Hub for Integrated Photonics Xplore (CHIPX) sa Wuxi, lalawigan ng Jiangsu, ay nagpapahiwatig ng malaking pagsulong para sa sektor ng semiconductor ng Tsina, lalo na sa gitna ng tumitinding kontrol ng US sa mga pagluluwas. Hindi lamang pinatitibay ng hakbang na ito ang mga ambisyon ng Tsina sa quantum computing at mabilis na optical communications, kundi itinatampok din nito ang mas malawak na estratehiya ng bansa na lampasan ang mga paghihigpit sa dayuhang teknolohiya at pasiglahin ang lokal na inobasyon.

Ano ang mga Photonic Chip at Bakit Mahalaga ang mga Ito?

Ang mga photonic chip, na kilala rin bilang photonic integrated circuit, ay kumakatawan sa malaking pagbabago sa paraan ng pagproseso at pagpapadala ng impormasyon. Di-gaya ng tradisyonal na electronic chip na gumagamit ng mga electron, ginagamit ng mga photonic chip ang mga partikulo ng liwanag (photon) upang magdala ng datos. Nagdudulot ang pundamental na pagkakaibang ito ng ilang pakinabang:

• Bilis: Mas mabilis ang paglalakbay ng liwanag kaysa kuryente, kaya napakataas ng bilis ng pagpapadala ng datos.
• Kahusayan sa Enerhiya: Mas kaunting init ang nalilikha at mas kaunting kuryente ang nagagamit ng mga photonic chip, kaya mainam ang mga ito para sa mga data center at high-performance computing.
• Bandwidth: Kaya ng mga ito na humawak ng napakaraming datos nang sabay-sabay, na mahalaga para sa mga susunod na henerasyon ng network gaya ng 5G at 6G.

Maraming mapaggagamitan ang mga photonic chip, kabilang ang quantum computing, komunikasyon ng datos, mga sasakyang awtonomo, teknolohiyang biomedical, depensa at aerospace. Dahil kaya ng mga ito na magproseso at magpadala ng impormasyon sa bilis na hindi pa nararanasan, pundamental ang mga ito sa mga teknolohiya sa hinaharap.

Produksyon ng Photonic Chip sa Tsina: Ang Inisyatiba ng CHIPX

Nagsimula ang operasyon ng pasilidad ng CHIPX sa Wuxi noong Setyembre 2023 at mabilis itong kinilala ng Ministry of Industry and Information Technology ng Tsina bilang “pangunahing pambansang pilot platform.” Gumagawa na ngayon ang institusyon ng mga wafer ng photonic chip na yari sa 6-pulgadang thin-film lithium niobate, na may taunang kapasidad na 12,000 wafer—bawat isa ay nakalilikha ng humigit-kumulang 350 chip. Kauna-unahan sa Tsina ang ganitong kalawak na produksyon, at inilalagay nito ang CHIPX sa pangunguna sa lokal na pagmamanupaktura ng photonic chip. Binigyang-diin ni Jin Xianmin, direktor ng CHIPX, ang estratehikong kahalagahan ng proyekto. Aniya, pinagsasama ng pinagsamang linya ng produksyon ang pananaliksik at pagpapaunlad, pagpapatunay ng proseso at malawakang pagmamanupaktura. Inilarawan niya ang tagumpay bilang “karagdagang pagpapatibay sa sariling kakayahan ng Tsina at sa pandaigdigang kakayahang makipagkumpitensya nito sa mga teknolohiyang quantum.” Hindi lamang para sa pagmamanupaktura idinisenyo ang platform; layunin din nitong ibahagi sa mga katuwang sa industriya ang kaalaman sa disenyo at pagproseso. Nilalayon ng paraang ito na pabilisin ang komersyal na paggamit ng mga photonic chip sa mga sektor gaya ng 5G, 6G, mga data center para sa artificial intelligence (AI) at mga network ng quantum computing. Inaasahan ding susuportahan ng inisyatiba ang ambisyon ng Wuxi na maging sentro ng pagpapaunlad ng AI at tugunan ang mga hadlang sa kapasidad sa pag-compute.

Mga Kontrol ng US sa Pagluluwas: Pampasigla sa Pagsulong ng Tsina sa Semiconductor

Naganap ang tagumpay ng Tsina sa photonic chip sa gitna ng mabilis na pagbabago ng mga kontrol ng US sa pagluluwas na nakatuon sa mga advanced na semiconductor at kagamitang panggawa ng chip. Mula noong 2018, inilagay ng US sa mga blacklist sa kalakalan ang malalaking kompanya ng teknolohiya ng Tsina—kabilang ang Huawei, Semiconductor Manufacturing International Corporation (SMIC) at iba pa—na naglilimita sa akses ng mga ito sa mahahalagang dayuhang teknolohiya. Pinalawak ang mga hakbang na ito sa ilalim ng administrasyong Trump at Biden, sa pamamagitan ng mga bagong yugto ng kontrol sa pagluluwas at taripa na tumatama hindi lamang sa mga kompanya kundi pati sa mga institusyong pananaliksik at unibersidad. Dahil sa mga paghihigpit na ito, napilitan ang Tsina na pabilisin ang pamumuhunan sa mga alternatibong teknolohiya, gaya ng compound semiconductor, photonics at quantum computing. Tumugon ang pamahalaan sa pamamagitan ng pagpapalawak ng kooperasyon sa mga supply chain, pagpapataas ng gastusin sa R&D at paghikayat sa pagtatatag ng mga pilot production line at sentro ng pananaliksik sa buong bansa.

Mga Laboratoryong Sinusuportahan ng Estado at Pilot Production Line: Estratehikong Tugon ng Tsina

Lalong bumaling ang mga gumagawa ng chip at kagamitan sa Tsina, na marami sa kanila ay nasa blacklist ng US, sa mga laboratoryong sinusuportahan ng estado at mga pilot production line na kaanib ng mga unibersidad upang maipagpatuloy ang kanilang pagpapaunlad. Nagbibigay ang mga pasilidad sa mga lungsod gaya ng Wuhan, Wuxi at Ningbo ng mahahalagang serbisyo para sa pagsubok ng produksyon at beripikasyon, at kadalasan ay mas maluwag ang akses ng mga ito sa teknolohiya mula sa ibang bansa kumpara sa mga komersyal na entidad. Halimbawa, pinahihintulutan ng Hubei Yangtze Memory Labs sa Wuhan ang mga inhinyero ng Yangtze Memory Technologies (YMTC) na beripikahin ang mga bagong disenyo ng chip bago ang maramihang produksyon. Samantala, dalubhasa ang JFS Laboratory sa Wuhan sa compound semiconductor at silicon photonics, at nakaaakit ito ng mahuhusay na siyentipiko mula sa iba’t ibang panig ng mundo. Mahalaga ang papel ng mga laboratoryong ito sa pagsukat ng kakayahan ng kagamitan, pagpapatunay ng mga bagong materyal at pagsuporta sa pagpapaunlad ng mga teknolohiya ng susunod na henerasyon.

Mas Malawak na Estratehiya ng Tsina sa Semiconductor: Mula R&D Hanggang Paglinang ng Talento

Maraming bahagi ang paraan ng Tsina upang malampasan ang mga paghihigpit ng US. Bukod sa pagpapalawak ng kapasidad sa produksyon, malaki ang ipinupuhunan ng bansa sa pananaliksik at pagpapaunlad, paglinang ng talento at pagtatatag ng mga kumpol ng industriya. Ayon sa National Bureau of Statistics, umabot sa mahigit RMB 3.3 trilyon (USD 458 bilyon) ang gastusin ng Tsina sa R&D noong 2023—halos doble ng antas nito noong 2017. Kasabay ng pag-igting na ito sa pamumuhunan ang pagtatatag ng maraming bagong paaralan para sa semiconductor sa mga pangunahing unibersidad, kabilang ang Shanghai Jiao Tong University, Nanjing University of Aeronautics and Astronautics at iba pa. Layunin ng mga programang pang-edukasyong ito na palawakin ang akses sa mga pundamental na teknolohiya at linangin ang bagong henerasyon ng lokal na talento. Kabilang sa mga espesyalisasyon ng mga programang ito ang disenyo ng automation sa electronics, kagamitan sa produksyon ng chip at makabagong pagmamanupaktura ng chip, na pawang naglalayong bawasan ang pag-asa sa kadalubhasaan mula sa ibang bansa.

Inobasyon sa Disenyo ng Chip: Papel ng Artificial Intelligence

Bukod sa mga pagsulong sa hardware, sumusulong din ang Tsina sa automation ng disenyo ng chip. Kamakailan ay inilunsad ng Chinese Academy of Sciences (CAS) ang QiMeng, isang sistemang gumagamit ng AI para sa disenyo ng chip na kayang awtomatikong isagawa ang buong proseso ng disenyo ng integrated circuit. Gumagamit ang QiMeng ng malalaking language model upang matapatan ang performance at kahusayan ng mga chip na idinisenyo ng mga dalubhasang tao, at malaki ang naibabawas nito sa oras at gastos sa pagpapaunlad. Napapanahon ang inobasyong ito dahil hinikayat ng US ang mga nangungunang supplier ng electronic design automation (EDA) software na ihinto ang pagbebenta sa Tsina, kaya lalo pang nahirapan ang bansa na makakuha ng mahahalagang kagamitan sa disenyo. Sa pagbuo ng mga lokal na alternatibo gaya ng QiMeng, layunin ng Tsina na panatilihin ang bilis ng inobasyon sa semiconductor sa kabila ng mga panlabas na limitasyon.

Mga Hamon at Limitasyon: Landas na Tatahakin ng Photonic Chip ng Tsina

Sa kabila ng mga pagsulong na ito, malalaking hamon pa rin ang kinakaharap ng industriya ng photonic chip ng Tsina. Ayon sa ulat ng Chinese consultancy na AskCI, inaasahang aabot sa humigit-kumulang 15.2 bilyong yuan (US$2.1 bilyon) ang merkado ng photonic chip sa Tsina noong 2024, mula sa 13.8 bilyong yuan noong 2023. Gayunman, nananatiling mas mababa sa 5 porsiyento ang lokal na bahagi ng supply chain para sa ilang advanced na photonic chip, na nagpapahiwatig ng malaking pag-asa sa mga inaangkat na materyal at kagamitan para sa ilang kritikal na bahagi. Bukod dito, bagama’t karaniwang mas kakaunti ang paghihigpit sa kalakalan na ipinapataw sa mga institusyong pananaliksik at unibersidad, hindi ligtas ang mga ito sa mga tensiyong pampolitika. Ilang nangungunang unibersidad sa Tsina ang inilagay ng US sa Entity List nito, kaya kinakailangan ang mas mahigpit na pagsusuri sa pagluluwas at pakikipagtulungan. Nagsisimula na ring mas masusing siyasatin ng Europa ang mga pakikipagsosyo sa pananaliksik sa Tsina, na nagbubunsod ng mga alalahanin tungkol sa seguridad ng pananaliksik at paglilipat ng teknolohiya.

Pananaw ng mga Eksperto: Inobasyon sa Gitna ng Estratehikong Presyon

Nagbabala ang mga eksperto sa industriya laban sa pagmamaliit sa kakayahan ng Tsina na mag-innovate, kahit may mga kakulangan sa kahusayan at sobrang kapasidad sa sistemang pinangungunahan ng estado. Ganito ang sinabi ni Stephen Ezell, pangalawang pangulo para sa pandaigdigang patakaran sa inobasyon sa Information Technology and Innovation Foundation:

Sa lahat ng sektor at sa kabuuang gastusin, halos naabot na ng Tsina ang antas ng US sa paggasta sa R&D. Kung patuloy na malaki ang ipupuhunan ng Tsina at mapipigilan naman ng sitwasyon sa badyet ang US, tiyak na posibleng mahigitan ng Tsina ang US.

Idinagdag ni Mathieu Duchatel, direktor ng mga internasyonal na pag-aaral sa Institut Montaigne, na malaking puwersang nagpapakilos sa pagsulong ng inobasyon ng Tsina ang matinding estratehikong presyon mula sa US at mga kaalyado nito:

Hindi dapat maliitin ang kakayahan ng Tsina na mag-innovate dahil lamang sa mga kakulangan sa kahusayan ng sistemang pinangungunahan ng estado nito. Malaking puwersa ring nagpapakilos ang matinding estratehikong presyon ng US at mga kaalyado nito sa Tsina.

Mas Malawak na Epekto: Pandaigdigang Laban para Manguna sa Quantum at AI

Malawak ang implikasyon sa pandaigdigang kalagayan ng teknolohiya ng matagumpay na maramihang produksyon ng photonic chip sa Tsina. Mahalaga ang mga photonic chip sa pagpapaunlad ng mga quantum computer, na nangangakong magbabago sa mga larangang mula cryptography hanggang pagtuklas ng gamot. Kritikal din ang mga ito para sa susunod na henerasyon ng mga data center para sa AI, dahil pinabibilis at pinahuhusay ng mga ito ang pagproseso ng malalaking dataset. Hinahamon ng pagsulong ng Tsina sa larangang ito ang nakagawiang pangingibabaw ng mga higante sa semiconductor sa Kanluran at Silangang Asya, gaya ng TSMC at Samsung. Bagama’t nahuhuli pa rin ang mga kompanyang Tsino sa ilang makabagong proseso ng pagmamanupaktura, ipinahihiwatig ng mabilis na pagsulong nila sa photonics, disenyo ng chip na pinatatakbo ng AI at mga alternatibong materyal na semiconductor na lumiliit ang agwat sa teknolohiya. Kasabay nito, nananatiling magkakaugnay nang husto ang pandaigdigang supply chain ng semiconductor. Kahit nagsisikap ang Tsina na maging sariling-sapat, umaasa pa rin ito sa inaangkat na kagamitan at materyal para sa ilang bahagi ng produksyon ng chip. Malamang na patuloy na huhubog sa industriya sa mga darating na taon ang mga tensiyong heopolitikal at kontrol sa pagluluwas, na magdudulot kapwa ng panganib at pagkakataon para sa inobasyon sa lahat ng panig.

Buod

• Sinimulan ng Tsina ang malakihang produksyon ng photonic chip sa pasilidad ng CHIPX sa Wuxi, isang mahalagang milestone para sa sektor ng semiconductor nito.
• Gumagamit ng liwanag ang mga photonic chip sa pagproseso at pagpapadala ng impormasyon, at mas mabilis, matipid sa enerhiya at malawak ang bandwidth ng mga ito kumpara sa tradisyonal na electronic chip.
• Naganap ang tagumpay sa gitna ng tumitinding kontrol ng US sa pagluluwas, na nagtulak sa Tsina na mamuhunan nang malaki sa mga alternatibong teknolohiya, R&D at paglinang ng talento.
• Mahalaga ang papel ng mga laboratoryong sinusuportahan ng estado at mga pilot production line na kaanib ng mga unibersidad sa pagsuporta sa lokal na inobasyon sa chip at paglampas sa mga paghihigpit sa dayuhang teknolohiya.
• Patuloy na humaharap ang Tsina sa mga hamon, kabilang ang mababang antas ng lokal na produksyon sa mga supply chain para sa advanced na photonic chip at mas mahigpit na pagsusuri mula sa US at Europa.
• Ipinakikita ng mga inobasyon gaya ng sistemang QiMeng na gumagamit ng AI sa disenyo ng chip ang determinasyon ng Tsina na bawasan ang pag-asa sa dayuhang teknolohiya at pabilisin ang pagpapaunlad ng semiconductor.
• Tumitindi ang pandaigdigang laban para manguna sa quantum computing at AI, at binabago ng mga pagsulong ng Tsina sa photonic chip ang larangan ng kompetisyon.