近日,北京大学与香港城市大学联合科研团队在《自然》期刊发表重大成果:成功研发全球首款自适应全频段高速通信芯片,实现0.5GHz至115GHz超宽频段覆盖,传输速率突破120Gbps,全面满足6G通信峰值速率要求。这一突破标志着我国在6G核心硬件领域实现从“并跑”到“领跑”的跨越,为2030年6G商用奠定关键技术基础,重塑全球通信产业竞争格局。
一、技术特性:光电融合+智能适配,定义6G芯片新标杆
该芯片以“超宽带光电融合无线收发引擎”为核心架构,展现出三大革命性技术特性。在频段覆盖上,突破传统电子芯片“单一频段单一设备”的局限,跨越近八个倍频程,兼容微波、毫米波及亚太赫兹频段,可同时支持5G、WiFi7、卫星通信等多制式信号,真正实现“一芯多用” 。在传输性能上,120Gbps的速率相当于每秒传输15部4K电影,是现有5G峰值速率的10倍以上,且全频段性能保持一致,高频段无明显劣化。
更具创新价值的是其智能自适应能力:搭载片上集成光电振荡器,通过光学微环谐振器实现高精度频率锁定,可在180微秒内完成频段切换,自动避开干扰频段建立稳定链路,抗干扰能力提升70%。芯片采用薄膜铌酸锂光子材料平台,功能区域仅11毫米×1.7毫米,在实现高度集成的同时,规避了高端光刻机的技术限制,为自主量产创造了有利条件。
二、研发难度:攻克多重技术壁垒,突破行业核心瓶颈
全频段通信芯片的研发堪称通信领域的“珠穆朗玛峰”,面临三大核心技术难题。首先是频段兼容困境,传统电子芯片受限于材料特性,高频段易出现噪声累积、信号衰减等问题,而该团队通过光电融合架构,从原理上破解了电子学频段隔离与光子学带宽受限的双重矛盾 。
其次是集成工艺挑战,需将宽带信号转换、低噪声载波生成、数字调制解调等多功能高度集成,对材料选型、工艺精度提出极致要求,团队最终通过薄膜铌酸锂材料与先进集成技术的创新结合实现突破。
此外,动态频谱管理技术的研发同样艰难,需在保证超高速传输的同时,实现对复杂电磁环境的实时感知与快速适配。科研团队历经多年攻关,不仅解决了全频段信号稳定性控制难题,更建立起从材料制备到芯片设计的完整技术体系,相关成果获得《自然》审稿人高度评价,认为其“为6G空天地一体化网络提供了关键硬件支撑” 。
三、行业影响:重构产业生态,筑牢6G竞争优势
该芯片的问世将对全球通信行业产生深远影响。在技术标准层面,我国首次在6G核心硬件领域掌握定义权,打破国外长期技术垄断,为我国在6G国际标准制定中赢得重要话语权,叠加我国已占全球48%的6G专利优势,将进一步巩固全球第一梯队地位。在产业发展层面,将拉动宽频带天线、光电集成模块、激光器等上下游产业升级,形成从材料、器件到整机的全链条创新生态,预计带动千亿级新兴产业集群发展。

在应用场景层面,芯片将加速6G实用化进程,为自动驾驶、远程医疗、扩展现实(XR)、智慧城市等前沿领域提供核心支撑,尤其在偏远地区组网中,可通过“一芯多频段”特性降低组网成本,助力数字基础设施均衡发展。目前,研发团队已与中芯国际等企业达成量产合作意向,预计2年内进入设备商测试阶段,未来将开发“即插即用”的智能通信模组,广泛嵌入各类终端设备,推动“万物智联”时代加速到来。
从2G跟随、3G突破到6G领跑,这款全频段通信芯片的诞生,不仅是我国通信技术自主创新的里程碑,更彰显了中国在全球科技革命中的硬核实力。随着技术产业化的持续推进,我国必将在6G时代占据产业制高点,为数字经济高质量发展注入源源不断的核心动能。
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