北大-港城大团队攻克光电融合芯片难题：实现全频段50~100Gbps无线传输
发布时间：2025-8-29 15:09
发布者：eechina
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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近日联合宣布，通过创新光电融合架构设计，成功研发出全球首款全频段兼容的无线通信芯片，在毫米波、太赫兹、光频段等全频谱范围内实现50~100Gbps的稳定无线传输，传输速率较当前5G网络提升2至3个数量级，标志着无线通信技术从“频段竞争”迈入“全频共享”新时代。 传统无线通信芯片受限于电子器件的带宽瓶颈，仅能在特定频段（如Sub-6GHz、毫米波）工作，且高频段信号衰减严重、传输距离短。王兴军团队提出“光子载波动态分配+电子基带智能适配”的混合架构，利用光子器件的超大带宽特性承载全频段信号，再通过自主研发的“频段-速率自适应算法”将光信号转换为电子可处理的低损耗数据流。实验数据显示，该芯片在28GHz毫米波频段实现100Gbps传输，在300GHz太赫兹频段仍保持85Gbps速率，在1550nm光通信频段更突破至120Gbps，且所有频段均支持动态切换。 为实现光子与电子器件的高密度集成，团队采用“硅基光电子-氮化镓电子”三维异质集成技术，将光调制器、激光器与射频放大器、数字信号处理器垂直堆叠，芯片面积较传统方案缩小80%，功耗降低65%。针对高频段信号易受干扰的问题，王骋团队开发的“动态相位补偿算法”可实时监测信道质量，通过机器学习模型预测并修正传输误差，使误码率（BER）在100Gbps速率下仍低于10⁻¹²，达到国际电信联盟（ITU）标准。 该技术有望重塑未来通信网络生态。在6G场景中，单基站覆盖范围内可同时支持10万部设备以10Gbps速率接入，满足元宇宙、全息通信等超低时延需求；在卫星互联网领域，芯片的全频段兼容性使其能自适应C/Ku/Ka/V等不同频段，实现星间激光链路与地面5G网络的无缝切换；工业互联网中，100Gbps的实时传输能力可支撑远程机器人操控、8K视频质检等高带宽应用。团队已与华为、中兴等企业达成合作，计划2026年推出首款商用芯片。 中国科学院院士、清华大学教授陆建华指出：“这项成果突破了电子器件的物理极限，通过光电融合重构了信息传输的底层逻辑，为6G、太赫兹通信等前沿领域提供了关键技术支撑。”香港科技大学教授陈敬则认为，全频段兼容性将极大简化网络部署成本，“未来通信设备可能只需一颗芯片即可覆盖所有频段，就像‘五频手机’取代‘单频对讲机’一样颠覆行业”。 目前，团队正与国家无线电监测中心合作制定全频段通信标准，并探索将技术应用于量子通信、深海探测等极端环境。王兴军透露，下一代芯片将集成人工智能推理单元，实现“感知-传输-计算”一体化，为6G网络赋予自主决策能力。这场由光电融合引发的通信革命，正推动人类向“万物极速互联”的愿景加速迈进。 |
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