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北京大學(xué)電子學(xué)院教授王興軍團(tuán)隊(duì)與香港城市大學(xué)教授王騁團(tuán)隊(duì)近日聯(lián)合宣布，通過創(chuàng)新光電融合架構(gòu)設(shè)計(jì)，成功研發(fā)出全球首款全頻段兼容的無線通信芯片，在毫米波、太赫茲、光頻段等全頻譜范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)50~100Gbps的穩(wěn)定無線傳輸，傳輸速率較當(dāng)前5G網(wǎng)絡(luò)提升2至3個(gè)數(shù)量級(jí)，標(biāo)志著無線通信技術(shù)從“頻段競(jìng)爭(zhēng)”邁入“全頻共享”新時(shí)代。 傳統(tǒng)無線通信芯片受限于電子器件的帶寬瓶頸，僅能在特定頻段（如Sub-6GHz、毫米波）工作，且高頻段信號(hào)衰減嚴(yán)重、傳輸距離短。王興軍團(tuán)隊(duì)提出“光子載波動(dòng)態(tài)分配+電子基帶智能適配”的混合架構(gòu)，利用光子器件的超大帶寬特性承載全頻段信號(hào)，再通過自主研發(fā)的“頻段-速率自適應(yīng)算法”將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電子可處理的低損耗數(shù)據(jù)流。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，該芯片在28GHz毫米波頻段實(shí)現(xiàn)100Gbps傳輸，在300GHz太赫茲頻段仍保持85Gbps速率，在1550nm光通信頻段更突破至120Gbps，且所有頻段均支持動(dòng)態(tài)切換。 為實(shí)現(xiàn)光子與電子器件的高密度集成，團(tuán)隊(duì)采用“硅基光電子-氮化鎵電子”三維異質(zhì)集成技術(shù)，將光調(diào)制器、激光器與射頻放大器、數(shù)字信號(hào)處理器垂直堆疊，芯片面積較傳統(tǒng)方案縮小80%，功耗降低65%。針對(duì)高頻段信號(hào)易受干擾的問題，王騁團(tuán)隊(duì)開發(fā)的“動(dòng)態(tài)相位補(bǔ)償算法”可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)信道質(zhì)量，通過機(jī)器學(xué)習(xí)模型預(yù)測(cè)并修正傳輸誤差，使誤碼率（BER）在100Gbps速率下仍低于10⁻¹²，達(dá)到國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU）標(biāo)準(zhǔn)。 該技術(shù)有望重塑未來通信網(wǎng)絡(luò)生態(tài)。在6G場(chǎng)景中，單基站覆蓋范圍內(nèi)可同時(shí)支持10萬部設(shè)備以10Gbps速率接入，滿足元宇宙、全息通信等超低時(shí)延需求；在衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，芯片的全頻段兼容性使其能自適應(yīng)C/Ku/Ka/V等不同頻段，實(shí)現(xiàn)星間激光鏈路與地面5G網(wǎng)絡(luò)的無縫切換；工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中，100Gbps的實(shí)時(shí)傳輸能力可支撐遠(yuǎn)程機(jī)器人操控、8K視頻質(zhì)檢等高帶寬應(yīng)用。團(tuán)隊(duì)已與華為、中興等企業(yè)達(dá)成合作，計(jì)劃2026年推出首款商用芯片。 中國(guó)科學(xué)院院士、清華大學(xué)教授陸建華指出：“這項(xiàng)成果突破了電子器件的物理極限，通過光電融合重構(gòu)了信息傳輸?shù)牡讓舆壿�，�?G、太赫茲通信等前沿領(lǐng)域提供了關(guān)鍵技術(shù)支撐�！毕愀劭萍即髮W(xué)教授陳敬則認(rèn)為，全頻段兼容性將極大簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)部署成本，“未來通信設(shè)備可能只需一顆芯片即可覆蓋所有頻段，就像‘五頻手機(jī)’取代‘單頻對(duì)講機(jī)’一樣顛覆行業(yè)”。 目前，團(tuán)隊(duì)正與國(guó)家無線電監(jiān)測(cè)中心合作制定全頻段通信標(biāo)準(zhǔn)，并探索將技術(shù)應(yīng)用于量子通信、深海探測(cè)等極端環(huán)境。王興軍透露，下一代芯片將集成人工智能推理單元，實(shí)現(xiàn)“感知-傳輸-計(jì)算”一體化，為6G網(wǎng)絡(luò)賦予自主決策能力。這場(chǎng)由光電融合引發(fā)的通信革命，正推動(dòng)人類向“萬物極速互聯(lián)”的愿景加速邁進(jìn)。 |
