全球首款全頻段高速通信芯片問世

科學導報訊 利用先進的薄膜鈮酸鋰光子材料，我國學者研發出全球首款基于光電融合集成技術的自適應、全頻段、高速無線通信芯片。該成果8月27日刊登于國際頂級學術期刊《自然》。

傳統電子學硬件僅可在單個頻段工作，不同頻段的器件依賴不同的設計規則、結構方案和材料體系，難以實現跨頻段工作。由北京大學教授王興軍等人合作研發的這款集成芯片，具有寬帶無線與光信號轉換、低噪聲載波本振信號協調、數字基帶調制等能力，成功彌合了不同頻段設備的“段溝”。

基于該芯片，團隊進一步提出高性能光學微環諧振器的集成光電振蕩器（OEO）架構。相比傳統基于倍頻器的電子學方案，該片上OEO系統借助高精度光學微環“鎖定”頻率，首次實現了在0.5～115千兆赫超寬頻段內，快速、精準、低噪聲地生成任意頻點的通信信號。新系統既可調度數據資源豐富、速率極高卻難遠距離傳輸高頻段，也可調度穿透性強、覆蓋廣卻容量有限的低頻段，攻克了以往系統無法兼顧帶寬、噪聲性能與可重構性的難題，是一次里程碑式突破。

實驗驗證表明，新系統傳輸速率超過120千兆比特/秒，滿足6G通信峰值速率要求，且端到端無線通信鏈路在全頻段內性能一致。這為6G通信在太赫茲乃至更高頻段頻譜資源的高效開發掃清了障礙。

王興軍表示，該芯片將為“AI（人工智能）原生網絡”奠定硬件基礎。它可通過內置算法動態調整通信參數，應對復雜電磁環境，也可使未來的基站和車載設備在傳輸數據時精準感知周圍環境，拉動寬頻帶天線、光電集成模塊等關鍵部件升級，帶來從材料、器件到整機、網絡的全鏈條變革。