2025 科技资讯
全球首款自适应
全频段高速芯片
8 月 27 日,北京大学王兴军教授团队在《自然》在线发表关键成果 —— 研制出全球首款基于光电融合集成技术的自适应全频段高速无线通信芯片,为 6G 通信技术实用化筑牢硬件根基,这一突破直接解决了传统通信芯片在 6G 时代的核心技术瓶颈。
技术痛点与芯片突破方向
6G 通信对 “高速率、全频段、抗干扰” 提出硬性要求:既要满足超高清视频、全息通信等场景下的海量数据传输,又需覆盖从微波到太赫兹的宽频段频谱资源。但传统通信芯片存在明显局限 —— 要么仅支持单一频段,无法灵活调度多频段资源;要么在高频段传输时易受噪声干扰,速率难以突破 100Gbps,而这款新芯片正是针对这些痛点实现技术跨越。
光电融合集成
该芯片的核心创新在于 “光电融合集成技术”,团队摒弃传统纯电子芯片的设计路径,采用薄膜铌酸锂光子材料,构建 “超宽带光电融合无线收发引擎” 架构。这一架构的关键在于将光子的高带宽特性与电子的高灵活性结合:光子模块负责实现超宽频段信号的生成与传输,减少高频段信号衰减;电子模块则承担信号的精准调控与自适应调整,两者协同解决了 “宽频段覆盖” 与 “高速率传输” 的矛盾。
三大核心性能
1. 全频段资源调度:打破传统频段壁垒
传统通信设备需搭配多块芯片分别对应不同频段,不仅体积大、功耗高,还存在频段切换延迟。而该芯片可实现从微波(GHz 级)到太赫兹(THz 级)全频段资源的动态调度,通过内部光电协同机制,无需额外硬件即可适配不同频段的通信需求,相当于让芯片具备 “全频段通用接口”,大幅简化通信设备的硬件结构。
2. 超 120Gbps 传输速率:达标 6G 峰值指标
芯片实测传输速率超过 120Gbps,完全满足 6G 通信对 “峰值速率” 的技术要求。这一速率意味着什么?若用于文件传输,1 部 50GB 的 4K 电影可在约 3.3 秒内完成传输;若应用于工业互联网,能支持上万台设备同时进行高清数据交互,且无延迟卡顿,为 6G 高带宽场景提供关键支撑。
3. 自适应抗干扰:动态规避频谱拥堵
面对复杂的通信环境(如城市密集楼宇、多设备同时通信导致的频谱拥堵),芯片具备 “实时自动跳频” 能力。其内部的智能调控模块可实时检测频谱使用状态,当某一频段出现干扰时,能在微秒级时间内切换至空闲频段,类似 “在拥堵路段自动选择畅通车道”,保障通信链路的稳定性,解决了传统芯片抗干扰能力弱的问题。
破解高频通信核心难题
1. 片上集成光电振荡器:精准控频的 “核心部件”
高频段通信的一大难点是 “频率调控精度”,传统振荡器在高频段易出现频率漂移,导致信号失真。该芯片创新性地将光电振荡器集成在芯片内部,通过光子信号的稳定特性,实现频率的广泛、快速、精准重构 —— 频率调节范围覆盖 1GHz-1.5THz,调节响应时间小于 10 纳秒,且频率误差控制在 0.1ppm 以内,从根源上规避了高频段噪声累积难题。
2. 超宽带信号处理:突破传输带宽限制
传统电子芯片的信号处理带宽受限于电子器件的物理特性,难以突破 100GHz。而该芯片通过光电融合信号处理架构,将信号处理带宽提升至 2THz 以上,同时通过片上滤波、放大等模块的集成设计,实现超宽带信号的低损耗传输,信号衰减率较传统芯片降低 60%,为全频段高速传输提供技术保障。
从技术层面看,这款芯片直接填补了 6G 通信硬件领域的 “全频段高速收发” 空白 —— 此前全球 6G 研发多集中在协议标准、算法优化等软件层面,硬件芯片的瓶颈一直制约技术落地,而该芯片的出现,让 6G 通信的 “高速率、全频段” 需求有了可落地的硬件载体。
从产业应用看,它将推动通信设备的小型化与低功耗发展:传统支持多频段的通信设备需搭载多块芯片,体积大、功耗高,而该芯片可实现 “单芯片覆盖全频段”,能让基站、终端设备的体积缩小 50% 以上,功耗降低 40%,为 6G 基站的密集部署、可穿戴终端的普及提供可能。
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