《北京大学与香港城市大学成功构建“全频兼容”的可重构超宽带芯片》

  • 来源专题:集成电路与量子信息
  • 发布时间:2025-08-29
  • 北京大学与香港城市大学团队合作,通过创新光电融合架构,研发出可重构、超宽带光电融合芯片,实现了从“频段受限”到“全频兼容”的突破。该芯片在所有频段均支持50~100Gbps无线传输,传输速率比目前5G水平高出2~3个数量级,为6G通信提供了核心硬件解决方案,显著提升了动态频谱管理能力,有望实现全球高速可靠通信。

    芯片的核心架构是团队研发的“基于光学微环谐振器的集成光电振荡器”。这一架构能直接在任意目标频点生成高质量的电磁信号,即便在100吉赫兹以上的高频段,其噪声性能仍与传统低频段持平,从原理上彻底解决了传统倍频“噪声越积越多”的行业痛点,让全频段通信的“带宽、噪声、灵活性”三者不再相互制约。

    相关成果发表于《自然》。

  • 原文来源:https://news.sciencenet.cn/htmlnews/2025/8/550423.shtm
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    • 发表机构:北京大学 作  者:王兴军,舒浩文(通讯作者)     为满足泛在接入需求,未来下一代无线通信网络将动态实时利用全频谱资源来支持多样化应用场景。为实现这种自适应全频段灵活无线通信的愿景,亟须一种通用型硬件解决方案,以兼容全频段无线信号,并满足小型化/轻量化集成和低功耗运行的需求。但现有的电气或光辅助解决方案由于器件带宽有限以及系统架构固有的刚性,在满足这一需求方面面临诸多挑战。本研究提出了“通用型光电融合无线收发引擎”的概念,基于先进的薄膜铌酸锂光子材料平台成功研制出超宽带光电融合集成芯片,实现了超过110GHz覆盖范围的自适应可重构高速无线通信。     该芯片在11mm × 1.7mm的微小功能区域内,集成了宽带无线-光信号转换、可调谐低噪声载波/本振源产生以及数字基带调制等完整无线信号处理功能,实现了系统级的高度集成。团队基于该核心芯片提出了高性能光学微环谐振器的集成光电振荡器(OEO)架构。该片上OEO系统首次实现了0.5GHz至115GHz中心频率的实时、灵活、快速重构能力。其跨越近8个倍频程的低噪声信号调谐性能,是迄今为止任何其他平台或技术方案均无法企及的里程碑式突破。该系统可实现>120Gbps 的超高速无线传输速率,满足6G通信的峰值速率要求。这种全频段重构的解决方案将催生更灵活、智能的AI无线网络,有望重塑未来无线通信格局:一方面,基于“AI原生”的理念,植入 AI 算法实现硬件参数动态自适应调整以应对复杂通信环境;另一方面,可用于通信感知一体化,加载线性调频信号同步实现数据传输与环境感知,还能带动产业链,为宽频带可重构天线等关键器件创新注入动力。 发表日期:2025-8-27
  • 《中国科学家打造指甲盖大芯片,实现6G全频段通信突破》

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    • 【内容概述】据中国科学报8月28日报道,北京大学电子学院教授王兴军团队与香港城市大学教授王骋团队通过创新光电融合架构,成功实现芯片从“频段受限”到“全频兼容”的颠覆性突破,并在所有频段都实现了50~100Gbps的无线传输,比目前5G的传输速率高出2~3个数量级。这意味着,使用者无论在偏远的农村地区还是城市中心,都能够实现高速可靠、无时不在的通信连接。这款可重构、超宽带光电融合芯片,为实现全频段无线通信与动态频谱管理提供了核心解决方案,是6G时代硬件基座能力提升的重要里程碑,为后续技术研发与产业应用提供了全新解决方案。   团队的创新突破在于给芯片“装上光的翅膀”——以先进薄膜铌酸锂材料为平台,让电信号“变身”为光信号进行处理,借光子学的超大带宽特性突破频率限制。研究团队在仅指甲盖大小的芯片上,集成了基带调制、载波生成、上下变频等无线收发系统的全部关键功能单元,一举实现超百吉赫兹、近8个倍频程的带宽处理能力。   芯片的核心架构是团队研发的“基于光学微环谐振器的集成光电振荡器”。这一架构能直接在任意目标频点生成高质量的电磁信号,即便在100吉赫兹以上的高频段,其噪声性能仍与传统低频段持平,从原理上彻底解决了传统倍频“噪声越积越多”的行业痛点,让全频段通信的“带宽、噪声、灵活性”三者不再相互制约。实验数据印证了突破的价值。该系统可实现超100Gbps的超高速无线传输,完全满足6G峰值速率需求。更关键的是,通信链路在全覆盖频段内展示的性能高度一致,在高频段未出现任何性能衰减。