最近，中国科学家们研制出了一款仅有指甲盖大小的神奇芯片，它能够覆盖从微波到太赫兹的全部频段，最高传输速率甚至超过了120Gbps，比目前的5G网络快了整整两到三个数量级。 这项突破性的研究成果于8月27日被发表在国际顶级学术期刊《自然》上，标志着我国在6G通信核心技术领域取得了领先全球的重大突破。
这款芯片由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合作研发，他们采用了一种全新的光电融合架构，彻底打破了传统通信芯片“频段受限”的技术局限。
在过去，不同的无线通信频段就像不同国家的人们说着不同的语言，彼此之间难以沟通。 而这款芯片则像是一个精通所有语言的超级翻译，能够流畅处理所有频段的信号。
传统的通信设备就像是定制化工具，每个频段都需要配套设计专用的元器件与系统。 这种模式不仅成本高昂，复杂度大，而且无法实现频段间的动态调度和自适应重构。 更麻烦的是，传统倍频技术会“累积噪声”，导致高频段信号质量随频率升高而急剧下降。 这就好比一辆汽车，速度越快，噪音越大，乘坐体验越差。
研究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。 光的天然优势就是带宽大，能轻松覆盖从微波到太赫兹的广阔频谱。
在仅指甲盖大小的芯片上，研究团队集成了基带调制、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。 这就好比在一个小小的火柴盒里，装下了一整套完整的音响系统，从低音到高音都能完美呈现。
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。 这就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。
这项技术的实用价值在于，它能够根据实时环境状态，智能引导终端设备切换至不同频段开展通信。 这就相当于为无线传输构建了一条“宽阔的高速公路”，通过多频段兼容，让每台设备都能高效找到“专属车道”，并且可以智能切换到空闲车道，从根本上避免传输阻塞。
在万人聚集的演唱会、体育赛事等场景中，传统无线设备往往采用相同且固定的频率，导致用户之间相互干扰，网络体验大打折扣。 而这项技术则能够智能引导每台设备找到最佳通信频段，有效避免信号拥堵和干扰问题。
业界已形成共识，人工智能将成为6G网络不可或缺的核心组成部分。 研究团队研发的光电融合芯片构成可重构的硬件，通过灵活调整内部光路配置，可以实时响应AI算法输出的智能决策。 例如，当AI识别出部分频段存在干扰时，芯片能快速、无缝地切换至空闲频段，实现自动抗干扰与持续优化通信链路。
这种智能不仅存在于算法层面，更深度融入每一个硬件单元之中，形成算法与硬件协同联动的智能化体系。 若无线网络中的每个节点均具备此类实时响应能力，整个网络的灵活性与智能化水平将大幅提升。
这款芯片的成功研制，打破了国外在高端通信芯片领域的技术垄断，填补了我国在光电融合通信芯片领域的空白。 它采用先进的薄膜铌酸锂光子材料平台，不仅打通了不同频段之间的信号壁垒，还实现了超过120Gbps的无线传输速率，在全频段保持一致性能。
薄膜铌酸锂材料具备高非线性、高光声速和优良光电效应，为全频段通信提供了基础支撑。 基于该材料，研究团队提出并实现了一种全新架构的“超宽带光电融合无线收发引擎”，意味着芯片可以在厘米波、毫米波、太赫兹波等全频段内统一调度信号处理能力，一次性解决传统无线通信“段沟”难题。
这种“全频段一致性”是6G通信的重要硬指标。 在过去，高频段普遍面临信号衰减快、噪声大、系统响应差的问题，在这枚芯片面前已经不再构成瓶颈。
该芯片具备宽带无线与光信号高效转换、低噪声载波本振信号协调能力、数字基带调制集成功能，支持120Gbps以上无线数据传输速率。 无论是在低频、中频，还是高频段，芯片构建的无线通信系统都保持了一致的端到端性能。
这项技术的突破，为6G通信在太赫兹乃至更高频段频谱资源的高效开发扫清了关键障碍。 以往因频段差异导致的性能不均问题被解决，意味着未来6G可更充分地利用高频段资源，实现“速率与覆盖”的双重突破。
这款芯片将通过内置算法动态调整通信参数，应对复杂电磁环境，确保通信稳定性。 它能使未来的基站、车载设备在传输数据时，精准感知周边环境变化，例如车载设备可根据路况实时调整通信速率，基站能根据用户分布优化信号覆盖。
该技术的研发成功，将拉动产业链上下游变革：宽频带天线需适配全频段特性进行升级，光电集成模块需优化性能以匹配芯片需求，进而推动从底层材料、核心器件到整机制造、网络建设的全链条创新。
多家布局薄膜铌酸锂产业链的上市公司可能受益于此项技术突破。 天通股份生产的铌酸锂晶圆是集成薄膜铌酸锂光子毫米波雷达的关键原材料，公司已掌握了6英寸、8英寸铌酸锂晶体制备关键核心技术，并研发成功12英寸铌酸锂晶体。 福晶科技是全球领先的非线性光学晶体（包括铌酸锂晶体）和激光晶体供应商，在铌酸锂晶体生长技术方面有深厚积累。
光模块/器件厂商如中际旭创、光迅科技和新易盛等高速光模块供应商，也将因薄膜铌酸锂技术的成熟而获得发展机遇。 这项技术的出现，不仅是一项具体的技术突破，更是我国通信领域科技创新实力的集中体现。
这项突破性技术让中国在6G通信竞争中抢占先机，基于薄膜铌酸锂光子材料的超宽带光电融合芯片将重新定义未来无线通信格局。 该芯片的成功研制，标志着中国在6G通信核心芯片领域取得重大突破，更意味着中国在下一代通信技术竞争中抢占了先机。