2025-02-28 18:09 广东
来自北大！首次实现光子芯片时钟应用，或将颠覆超高速芯片未来！
近日，北京大学电子学院传来了一项突破性的科研进展。该学院常林研究员团队携手中国科学院空天信息研究院的李王哲研究员团队，在国际权威期刊Nature Electronics上发表了题为“Microcomb-synchronized optoelectronics”的研究论文。该研究首次成功地将光子芯片时钟应用于信息系统中，标志着信息技术领域的一次重大革新。
这项技术的核心在于利用可大规模生产的超低损耗氮化硅光子芯片。研究团队通过这片小小的芯片，借助光学频率梳生成了高精度且低噪声的时钟信号。这一创新不仅突破了传统电子芯片在时钟带宽、能耗以及噪声等方面的局限性，更为未来超高速芯片的发展指明了方向。
在传统电子技术中，高频信号的生成往往面临着带宽受限、信号易失真以及功耗过高等挑战。而在光电子系统中，光学合成信号与电子时钟的频率不匹配问题也一直是同步技术的难题。为了攻克这些难关，研究团队联合开发出了一种基于片上微梳的振荡器。这种振荡器巧妙地将集成超高Q值谐振器的微梳与自注入锁定技术相结合，能够合成覆盖从兆赫兹到105 GHz的微波信号，为系统提供了共享的时频参考，实现了光学和电子信号的自然同步。
研究团队还展示了基于该芯片的多波段通感一体系统。这一系统通过单一的芯片就实现了5G、6G、毫米波雷达等不同电磁波波段的多种功能，并能够在传感和通信两种模式之间灵活切换。这种创新设计不仅极大地简化了硬件结构，还有效降低了系统的复杂性和成本。在实际应用中，该系统已经实现了厘米级别的感知精度，并支持调制格式高达256-QAM的6G通信。
据北京大学电子学院介绍，这项技术的潜在应用价值广泛。在处理器芯片领域，该方案有望将时钟频率提升至100G以上，从而提供远超当前芯片的算力。在手机基站方面，它能够显著降低设备的能耗和成本，提高运营效率。而在自动驾驶领域，毫米波雷达的集成化设计则将有助于提升车辆的感知精度和响应速度，为自动驾驶技术的进一步发展奠定坚实基础。
这一研究成果的发布，不仅标志着我国在光子芯片技术领域的又一次重大突破，也为全球信息技术的未来发展注入了新的活力。随着技术的不断成熟和应用场景的拓展，光子芯片时钟有望成为推动信息技术革命的重要力量。
同时，这一成果的取得也离不开研究团队的辛勤付出和密切合作。他们凭借深厚的科研功底和不懈的探索精神，攻克了一个又一个技术难关，最终实现了这一具有里程碑意义的创新。
相信在未来，随着这项技术的不断推广和应用，我们将迎来一个更加高效、智能和便捷的信息时代。
